レジスタ・キャッシュ・システムにおけるレジスタ・ファイルへの書き込みの削減手法

概要

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巨大なレジスタ・ファイルの消費電力と熱の問題を解決するため,レジスタ・キャッシュが提案されている.レジスタ・キャッシュは,メイン・レジスタ・ファイル (MRF) からのリードを削減し,面積と消費電力を数分の 1 程度までに削減することができる.これに加えて,筆者らが提案するライト・スカッシュ・バッファを用いると,上書きされたレジスタのメイン・レジスタ・ファイルへのライトも削減が可能である.しかし,従来のライト・スカッシュ・バッファの実装では,上書きされたレジスタの無効化及びライト・スカッシュ・バッファにヒットしたリードのフォワーディングのために CAM などを用いた連想検索が必要であった.本稿では,(1) ライト・スカッシュ・バッファからデキューされるまでフリー・リストに上書きされたレジスタを返却しない (2) ライト・スカッシュ・バッファへのリードヒットをストールで処理するの 2 点によって,連想検索を不要とするライト・スカッシュ・バッファを提案する.現在までの評価では,2-read 2-write の MRF と長さ 8 のライト・バッファ ×2 本を用いるレジスタ・キャッシュ・システムをベースとして,長さ 16×6 本のライト・スカッシュ・バッファを用いて MRF を 2-read 1-write とした場合に,IPC の低下は 94.5%,面積は 79.8%,消費電力は72.6% であった.
2014-01-16

レジスタ・キャッシュ・システムにおけるレジスタ・ファイルへの書き込みの削減手法

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