KR101731742B1 - 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측 - Google Patents

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Abstract

실시예는 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하는 프로그램의 실행 중에 예측 프레디킷 및 분기 타깃과 연관된 방법, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능 매체를 제공한다. 예측은 프로그램 내 블록 사이에서 명령어 블록 내 프레디킷 및 분기를 나타내는 하나 이상의 예측 제어 흐름 그래프를 이용하여 만들어질 수 있다. 예측 제어 흐름 그래프는 그래프 내 각각의 노드가 프레디킷 명령어와 연관되고 각각의 노드가 다른 블록으로 점프하는 분기 타깃과 연관되도록 트리로 구성될 수 있다. 블록의 실행 중에, 예측 생성기는 제어 포인트 히스토리를 가지고 예측을 생성할 수 있다. 트리를 통하여 예측에 의해 제안된 경로를 따르면, 프레디킷 값 및 분기 타깃 양자가 예측될 수 있다. 다른 실시예가 설명되고 청구될 수 있다.

Description

결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측{COMBINED BRANCH TARGET AND PREDICATE PREDICTION}
실행 중에 조건부 컴퓨터 명령어(conditional computer instruction)의 동적인 예측을 향상시키기 위해 다양한 기법이 이용 가능하다. 조건부 명령어의 예측은 보통 그 실행이 조건부 명령어의 결과에 의존하게 되는 이후의 명령어를 더 잘 선택하는 데 이용되거나 그 이후의 명령어의 실행을 가속화하는 데 이용된다. 예측 기법 중에서, 분기 예측(branch prediction) 및 프레디케이션(predication)이 종종 사용된다. 분기 예측은 보통 프로그램 내 조건부 명령어가 두 개의 가능한 분기 위치(또는 "타깃")로 이어지도록 컴파일(compile)되는 경우 이용된다. 분기 예측기(branch predictor)에서 이용되는 분기 타깃 예측은 또한 비조건부 점프 타깃(jump target)을 식별하는 데 사용될 수 있다. 이러한 기법에서, 현재 조건부 명령어의 실행 이전에 얻어지는 분기 선택에 관한 히스토리(history)가 검사되어, 어느 하나의 또는 다른 분기가 실행을 위해 스케줄링 되어야 하는 것을 예측할 수 있다.
프레디케이션에서는, 조건부 명령어와 연관된 명령어의 세트들이 불린 값(Boolean value)과 같은 프레디킷(predicate) 값과 연관되도록 컴파일되고 이러한 프레디킷은 보통 별도로 평가된다. 이러한 기법에서는, (조건부의 값에 기초한) 두 세트의 명령어가 별도로 평가되며, 그 관련된 프레디킷 값이 평가 이후의 결과가 아닌 명령들로부터의 결과들은 버려지거나 폐기될 수 있다. 프레디킷 값은 예컨대, 프레디킷 값의 히스토리를 입력으로 이용하여 예측 기법을 실행시킴으로써 예측될 수 있다.
그러나, 이러한 기법을 이용하는 현재의 시스템과 특히 명령어들을 명령어 블록들로 구성하는 시스템은 어려움을 겪고 있다. 분기 예측의 이용 만으로는, 분기 또는 점프 타깃의 결과 중 하나를 예측하는 양자 모두의 경우, 명령어의 블록 내에서 제어 명령어들의 동시 예측 기능을 제공할 수 없게 되며, 따라서 종종 프레디케이션의 형태를 취하게 된다. 프레디케이션은, 반대로, 블록 경계를 점프하는 것에 적합하지 않다. 프레디킷 예측을 직렬화할 수 있는 기존의 프레디케이션 기법은 추후의 프레디킷들을 갖는 명령어들이 이전에 발생한 프레디킷들을 기다리도록 강제됨에 따라 추가적인 오버헤드(overhead)를 겪게 된다. 이러한 기법들을 결합하고자 하는 시스템에서, 분기 예측 및 프레디킷 예측을 이용하고자 한다면 다중 데이터 구조가 요구되는 한편 상당한 실행 오버헤드가 발생하게 된다. 또한, 현재 시스템에서, 분기는 개재되는 프레디킷에 대한 정보 없이 블록 사이에서 예측되고, 이들 분기는 더 드문 명령어 히스토리로 예측되어 그 예측 정확도가 떨어질 수 있다.
일 실시예에서, 컴퓨터 명령어의 실행 시간 예측을 위한 컴퓨터 구현 방법은, 컴퓨팅 장치에서 제어 포인트 히스토리에 적어도 부분적으로 기초하여 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측을 생성하는 단계; 컴퓨팅 장치에서 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측에 적어도 부분적으로 기초하여 하나 이상의 예측된 프레디킷된 명령어(predicated instruction)를 실행하는 단계를 포함할 수 있다. 이 방법은 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측에 적어도 부분적으로 기초하여 예측된 분기 타깃 위치에서 컴퓨팅 장치 상의 실행을 계속하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 컴퓨터 명령어의 예측 런타임(runtime) 실행을 위한 시스템은 하나 이상의 컴퓨터 프로세서와, 입력으로서 프레디킷 및/또는 분기의 히스토리를 수락하고 하나 이상의 프로세서에 의한 동작에 응답하여 수락된 히스토리에 기초한 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측을 생성하도록 구성되는 결합된 예측 생성기를 포함할 수 있다. 시스템은 또한 하나 이상의 프로세서를 제어하도록 구성된 명령어 인출 및 실행 제어를 포함할 수 있는데, 이는 하나 이상의 프로세서에 의한 동작에 응답하여 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측으로부터 획득된 예측된 프레디킷 값에 기초하여 하나 이상의 프레디킷된 명령어를 실행하도록 구성되는 한편, 예측된 분기 타깃 위치에서 인출(fetched)된 명령어의 실행을 계속하도록 구성될 수 있다. 예측된 분기 타깃 위치는 예측된 프레디킷 값에 적어도 부분적으로 기초할 수 있다.
다른 실시예에서, 제품은 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체 및 유형의 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장되는 복수의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있다. 컴퓨터 실행 가능 명령어는, 기기의 실행에 응답하여 기기로 하여금 프레디킷된 명령어 및 하나 이상의 분기 타깃을 가지는 코드의 제1 블록에 대하여 실행하기 위한 명령어를 스케줄링하기 위한 동작을 수행하도록 할 수 있다. 동작은 종전에 실행된 하나 이상의 명령어에 적어도 부분적으로 기초하여 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측을 식별하는 것을 포함할 수 있다. 예측은 코드의 제1 블록에서 프레디킷된 명령어에 대한 하나 이상의 예측된 프레디킷 값을 포함할 수 있다. 동작은 또한, 컴퓨팅 장치에서, 예측된 프레디킷 값에 적어도 부분적으로 기초하여 블록에서 프레디킷된 명령어 중에서 하나 이상의 예측된 프레디킷된 명령어를 실행하는 것을 포함한다. 동작은 또한 예측된 프레디킷된 명령어에 기초하여 코드의 제2 블록을 가리키는 예측된 분기 타깃 위치를 예측하는 것 및 코드의 제2 블록의 실행을 계속하는 것을 포함할 수 있다.
전술한 요약은 예시적인 것일 뿐이고, 어떤 방식으로든 제한을 의도한 것은 아니다. 상술한 예시적인 태양, 실시예 및 특징들에 더하여, 추가의 태양, 실시예 및 특징들은 도면과 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 분명하게 될 것이다.
도 1은 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측 시스템의 선택된 컴포넌트에 관한 블록도를 도시하고,
도 2는 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측에 기초한 명령어 예측의 블록도를 도시하고,
도 3은 프로그램 코드로부터 명령어의 블록의 생성에 관한 연속적인 레벨의 블록도를 도시하고,
도 4는 코드 블록에 대한 예측 제어 흐름 그래프의 블록도를 도시하고,
도 5는 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하는 프로그램을 생성하기 위한 프로세스를 도시하고,
도 6은 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하여 분기 타깃 및 프레디킷을 예측하기 위한 프로세스를 도시하고,
도 7은 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 생성하기 위한 프로세스를 도시하고,
도 8은 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측에 기초하여 명령어를 스케줄링 하기 위한 프로세스를 도시하고,
도 9는 앞서 설명된 방법의 다양한 태양을 실시하도록 구성되는 예시적인 컴퓨팅 장치를 도시하고,
도 10은 장치가 앞서 설명된 방법의 다양한 태양을 실시하는 것이 가능하도록 구성된 명령어를 가지는 예시적인 제품을 도시하며, 모두 본 개시의 다양한 실시예에 따라 배열된다.
이하의 상세한 설명에서, 여기의 일부를 구성하는 첨부 도면에 대한 참조가 이루어진다. 도면에서, 유사한 부호는, 문맥에서 다른 지시가 없다면, 일반적으로 유사한 구성요소를 식별한다. 상세한 설명, 도면, 및 청구항에서 기술된 실시예들은 제한하는 것으로 의미되지 않는다. 여기에 제시된 대상의 범위와 사상을 벗어나지 않고, 다른 실시예가 이용될 수 있고, 다른 변형이 이루어질 수 있다. 여기에서 일반적으로 기술되고 도면에서 도시된 바와 같은 본 개시의 태양들이 다양한 다른 구성으로 배열, 대체, 조합, 분리, 및 설계될 수 있음과, 이 모두가 여기에서 명확히 고려됨이 쉽게 이해될 것이다.
본 개시는, 그 중에서도, 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하는 프레디킷과 분기 타깃의 예측에 관한 방법, 기기, 시스템 및 컴퓨터 판독 가능 매체에 관련된다.
개시된 실시예는, 컴퓨팅 장치에 의한 프로그램의 실행을 촉진시키기 위하여 분기 타깃 및 프레디킷 예측 양자에 대한 결합된 구조를 이용하는 것과 연관될 수 있는 기법, 방법, 기기 및 제품을 포함한다. 다양한 실시예에서, 이러한 예측은 블록-극소 구조(block-atomic architecture) 또는 프로그램을 명령어의 프레디킷된 기본 블록으로 분할하는 기타 구조로 만들어질 수 있다. 기타 실시예에서, 여기에서 설명된 기법은 분기 및 프레디킷을 혼합하는 기타 구조에서 이용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 예측은 명령어 블록 내 프레디킷 및 블록 간의 분기를 나타내는 하나 이상의 제어 흐름 그래프를 이용하여 만들어질 수 있다. 컴파일 중에, 프로그램은 블록들 및 각각의 블록과 연관되도록 생성되는 하나 이상의 예측 제어 흐름 그래프로 분할될 수 있다. 예측 제어 흐름 그래프는 그래프 내 각각의 노드(node)가 프레디킷과 연관되고, 각각의 에지(edge)는 프레디킷된 명령어와 연관되며, 각각의 리프는 다른 블록으로 점프하는 제어 명령어와 연관되도록 트리(tree)로서 구성될 수 있다. 이후, 블록의 실행 중에, 예측 생성기는 마지막 n 프레디킷들의 히스토리와 같은 제어 포인트 히스토리를 가지고, 예측을 생성할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예측은 다양한 레벨의 제어 흐름 그래프에 대한 한 세트의 프레디킷 값으로서 생성될 수 있으며, 이와 같이 예측은 블록의 프레디킷 명령어에 대한 예측을 포함할 수 있다.
이러한 예측된 프레디킷 값을 이용함으로써, 명령어 인출 및 실행 제어는 트리의 횡단에 따른 프레디킷된 명령어를 실행을 위해 예측 및 스케줄링하여 어떠한 프레디킷에 위 예측을 적용할 것인지 결정할 수 있다. 설명된 실시예에서는 또한 제어 흐름 그래프를 이용할 수 있으며, 여기서는 예측된 프레디킷 값을 따라 그래프의 횡단이 리프로 이어지고 그 결과 분기 타깃으로 이어지도록 설명된다. 다양한 실시예에서, 분기 타깃은 타깃 명령어 주소를 생성하는 조건부 및/또는 무조건부 분기를 지칭할 수 있다. 이러한 횡단을 수행함으로써, 명령어 인출 및 실행 제어는 분기 타깃을 예측할 수 있고, 그 결과 실행될 다음의 코드 블록을 예측할 수 있다. 이와 같이, 여기에서 개시된 실시예는 단일의 융합된 예측의 생성의 이용을 통하여 프레디킷 및 분기 타깃의 예측을 조합할 수 있다. 이는 종래 기술 분야의 시스템 및 기법과 비교했을 때 더 낮은 전력 및/또는 더 높은 예측 정확도를 제공한다.
다양한 실시예에서, 예측 생성은 병렬 예측 생성 기법의 이용을 통하여 더 효율적으로 이루어질 수 있다. 병렬 예측 생성은 제어 포인트 히스토리에 기초하여 제1 프레디킷 레벨에 대한 프레디킷 값을 생성하는 한편, 또한 동시에 더 낮은 레벨에 대한 가능한 값을 생성함으로써 수행될 수 있다. 적절한 수의 레벨이 동작된 이후에, 더 높은 레벨로부터의 값은 더 낮은 레벨에 대한 가능한 값을 좁히는 데 이용될 수 있다.
예시로서, 예측 생성기는 10의 프레디킷 제어 포인트 히스토리 길이를 가지고 블록에 대해 3개의 레벨의 프레디킷을 예측하는 것으로 할당된다고 가정한다. 다양한 실시예에서, 예측 생성기는 첫번째 예측에 대하여 10비트 히스토리를 이용해 검색(look-up)을 할 수 있다. 동시에, 예측 생성기는 첫번째 검색의 결과에 대한 두 가지 가능성과 함께 가장 최근의 9비트 히스토리를 이용하여 두 개의 검색을 수행하여 두 번째 레벨의 프레디킷 값을 얻을 수 있다. 마찬가지로, 프레디킷 생성기는 세 번째 값을 구하기 위하여 4개의 검색을 수행할 수 있다. 이러한 동시 생성 이후에, 예측 생성기는 더 높은 수준의 결과에 기초하여 특정한 더 낮은 레벨의 결과를 선택하고 나머지를 버릴 수 있다. 이러한 기법이 순차화된 생성 시스템 보다 예측 값에 대한 더 많은 검색을 요구할 수 있는 반면, 개별 프레디킷 값의 생성이 긴 대기시간(latency)을 가지는 시나리오에서는, 이러한 병렬화된 기법이 속도 증가를 제공할 수 있다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측 시스템의 선택된 컴포넌트에 대한 블록도를 도시한다. 도 1의 예시에서, 컴파일러(110)는 하나 이상의 실행 가능한 프로그램으로의 컴파일을 위하여 하나 이상의 프로그램 파일(105) 수신 할 수 있다. 다양한 실시예에서, 컴파일러(110)는 실행 가능한 코드(이하, 단순히 "코드"라 또한 지칭함)의 하나 이상의 블록을 생산하도록 동작할 수 있는데, 이들 블록은 예측 제어 흐름 그래프(125)와 같은 프레디킷된 명령어를 나타내는 제어 흐름 그래프 및 분기(129)와 같이 그래프를 연결하는 분기와 연관될 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 블록들은 극소 블록일 수 있다.
코드의 이러한 블록들은 이후, 이하에서 더 상세히 설명될 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하여 프레디킷 값 및 분기 타깃의 예측을 수행하도록 구성될 수 있는 런타임 환경(140)에서 실행될 수 있다. 도시된 바와 같이, 런타임 환경(140)의 부분으로서 실행될 예측 생성기(150)는 제어 포인트 히스토리(145)와 같은 제어 포인트 히스토리 상에 동작하여, 결합된 예측(155)과 같은 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 생성하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 명령어 히스토리는 과거 프레디킷 값, 과거 분기 타깃 값 또는 양자의 조합을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 예측 생성기(150)는, 전체적으로 또는 부분적으로, 제어 포인트 히스토리에 기초하여 하나 이상의 예측 값을 검색하는 검색 테이블로서 구현될 수 있다. 추가적으로, 예측 생성기(150)는 예측 생성의 성능을 향상 시키도록 하나 이상의 병렬화된 검색(또는 기타 프레디킷 값 생성 기법)을 수행할 수 있다.
생성된 결합된 예측(155)은 명령어의 블록(157)에 관한 정보와 함께 명령어 인출 및 실행 제어(160)에 의해 이용되어, 실행을 위한 프레디킷된 명령어를 표시하고 분기 타깃을 예측하여 코드의 분기된 블록의 실행을 스케줄링하게 된다. 다양한 실시예에서, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 결합된 예측(155)에 기초하여 프레디킷된 명령어를 스케줄링하기 위한 명령어 스케줄러를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 결합된 예측(155)에 기초하여 타깃을 예측하고 그 타깃에 기초하여 실행을 위한 명령어를 인출하도록 인출 제어 로직을 포함할 수 있다. 이러한 예측 생성 및 명령어 예측의 구체적인 예시는 이하에서 추가적으로 설명될 것이다. 다양한 실시예에서, 런타임 환경(140)은 그 자체가 컴파일러(110)에 의해 생성될 수 있는 런타임 관리자 또는 기타 적절한 소프트웨어에 의해 제공될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예에 따라 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측에 기초한 명령어 예측의 블록도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 도시된 실시예에 있어서, 프로그램의 실행은 분기 타깃(210)과 같은 분기 타깃으로 이어지는 프레디킷된 명령(200)과 같은 하나 이상의 프레디킷된 명령어의 실행의 형태를 가질 수 있다. 이러한 분기 타깃은 이후, 연관된 프레디킷된 명령어와 함께 실행되어야 하는 명령어의 다음 블록을 나타낸다. 다양한 실시예에서, 여기에서 이용된 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측은, 명령어의 블록에 대하여, 프리디킷 값의 전체 블록 가치 및 블록 중에서 분기 타깃에 대한 값을 예측할 수 있다. 예측의 이러한 세트는 점선(220)으로 경계진 영역 내에 예시적인 명령어 및 타깃에 의해 도시된다. 예시적인 명령어 및 타깃은 분기 타깃(음영 삼각형)으로 이어지는, 3개의 예측된 프레디킷 값(3개의 음영 원)을 포함한다. 이러한 예측을 수행하기 위한 특정 기법이 이하에서 설명된다.
도 3은 다양한 실시예에 따라 프로그램 코드로부터 명령어의 블록의 생성에 대한 연속적인 레벨의 블록도를 도시한다. 도 3의 부분 (a)은 예시적인 C 방식 코드 단락(snippet)을 도시한다. 단락은 두 개의 가능성, 즉 명령 1) "y++" 및 2) "y--"으로 이어지는 "if (x > 0)"와 같은 조건부를 포함한다. 코드는 또한 "goto B2"와 같은 명시적인 분기 명령어를 포함한다. 이러한 분기 명령어는 분기 명령어가 실행되면 분기가 이루어져야 함을 나타낸다.
도 3의 부분 (b)는 컴파일 이후에 코드의 중간 표현을 도시한다. 특히, 부분 3(b)는 블록 내 조건부 표현이 어떻게 프레디킷된 명령으로서 표현되었는지를 도시한다. 따라서, 도시된 예시에서, 위에서 논의된 조건부 "if (x > 0)"의 결과는 "Pgt p0, r0, 0" 행에서 프레디킷(p0)으로 표현되었다. 이러한 행에서, 레지스터(r0) 내 값은 값이 0보다 큰지 비교되고 그 비교의 참 또는 거짓 결과는 프레디킷(p0)의 값으로서 유지된다.
다음은 이러한 프레디킷에 의존하는 두 개의 가능한 명령어이다. 첫번째는 "add_t<p0> r1, 1" 명령어로서, 이는 p0의 값에 대하여 예측되고 p0가 "참"이면 실행되는 합산 연산이다. 마찬가지로, "sub_f<p0> r1, 1"는 프레디킷(p0)이 거짓의 값을 가지면 레지스터로(r1)부터 1을 감한다. 즉, 여기에서 설명된 기법 및 시스템은, 프레디킷의 실제 값이 알려지기 이전에 스케줄링 될 프레디킷된 명령어 중 하나를 허용하는, p0와 같은 프레디킷에 대하여 예측된 값을 제공하고, 이에 따라 블록의 실행을 잠재적으로 가속화한다.
도 3의 부분(c)는 부분(b)의 중간 표현으로부터, 컴파일러(110)와 같은 컴파일러에 의해 생성될 수 있는 명령어의 블록의 예시적인 세트를 도시한다. 도시된 바와 같이, 특히 블록 1에 의하여, 각각의 블록은 분기들로 이어지는 분기된 세트의 프레디킷된 명령어를 포함할 수 있는데, 위 분기들은 차례로 다른 블록으로 점프하기 위한 실행을 명령한다. 따라서, 블록 1이 실행되면, 하나 이상의 프레디킷된 명령어가 수행되며, 이후 다른 블록으로의 분기가 이루어진다. 분기(B3)가 이루어지면, 실행은 블록 3으로 점프한다. 다양한 실시예에서, 분기, 예컨대, 블록 1의 실행을 새로이 시작하는 분기(B1)은 블록이 다시 실행되도록 할 수 있다. 여기에서 설명된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 명령어의 블록은 예측 제어 흐름 그래프와 연관되었다. 예측 제어 흐름 그래프는 명령어 인출 및 실행 제어가 어떠한 프레디킷된 명령어가 블록 내에서의 실행을 위하여 예측되고 스케줄링 되어야 하는지 및 어떠한 분기가 이루어지려고 하고 그 결과 실행이 현재 실행되는 블록을 빠져 나온 다음에 어떤 블록으로 진행되어야 하는지를 예측하도록 허용한다.
도 4는 다양한 실시예에 따른 코드 블록에 대한 예측 제어 흐름 그래프의 블록도를 도시한다. 논의된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 컴파일러는, 블록에 대하여, 명령어의 특정 블록에 대한 분기 타깃 및 프레디킷된 명령어를 나타내는 예측 제어 흐름 그래프를 생성하도록 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 예측 제어 흐름 그래프는 그래프(410)의 노드(p0, p1 및 p5)와 같은 노드에 의해 프레디킷을 나타내고 분기 타깃(b100, b101 및 b110)과 같은 리프로서의 분기 타깃을 나타내는 트리로 구현될 수 있다. 추가적으로, 트리에서의 에지는 예측된 명령어를 나타낼 수 있으며, 따라서 프레디킷(p0)의 값이 "참"이면, p0로부터 p4로의 에지로 나타난 명령어가 실행될 수 있다. 여기에서 논의된 바와 같이, 여기에서 설명된 기법은 이러한 예측 제어 흐름 그래프를 이용하여 한 세트의 예측 값을 식별하는 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 생성함으로써 프레디킷 값 및 분기 타깃 양자를 예측한다. 그래프를 통하여 값을 따라감으로써, 런타임 환경(140)과 특히 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 a)어떠한 프레디킷된 명령어가 실행할 필요가 있을지 b) 그 값이 무엇인지를 식별할 수 있다. 추가적으로, 경로를 따라감으로써, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 명령어의 다음 블록의 스케줄링을 위하여 분기 타깃을 식별할 수 있다. 주어진 제어 흐름 그래프는 블록의 내부 구조에 따라 상이한 길이의 경로를 포함할 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에서, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 리프 노드에서 그 끝으로의 경로를 따라갈 수 있는 반면, 일부 실시예에서는 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 경로의 종료되지 않는 이어짐 또는 그 실질적인 끝을 지나는 경로의 이어짐에 기초하여 분기 타깃을 예측할 수 있다.
다양한 실시예에서, 예측 제어 흐름 그래프는 모든 프레디킷에서 분기하는, 그래프(410)에서와 같은, 모든 프레디킷 값에 대하여 상이한 경로를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 시나리오에서, 블록은 p0의 값과는 무관하게, 그래프에 의해 나타난 블록에 대한 제어가 다음의 p1의 값에 의존하게 되는 그래프(420)에서와 같이, 특정 프레디킷 상에서 분기하지 않을 수 있다. 그러나, 이는 트리에 상이한 에지(423 및 425)가 있는 바와 같이 동일한 명령어가 블록 내에서 실행될 것을 의미하지는 않는다. 상이한 에지(423 및 425)의 각각은 상이한 프레디킷된 명령어를 나타낼 수 있다. 추가적으로, p0의 값이 장래의 명령어에 대하여 완전히 확정적이지 않을 수 있는 한편, 다양한 실시예에서, 이 값은 여전히 특정 장래의 프레디킷 또는 분기 타깃 값과 관련이 있을 수 있다. 따라서, p0의 값은 예측 생성을 위한 제어 포인트 히스토리에서 여전히 유지될 수 있다. 이러한 예시는 도 3과 관련하여 위에서 논의된 코드에서 볼 수 있는데, 여기서 블록 1에서의 실행은 어떠한 값을 프레디킷(p0)이 가졌는지와 무관하게 프레디킷(p1)으로 진행되었다. 또한, 다양한 실시예에서, 예측 제어 흐름 그래프는 그래프 내 레벨의 수 또는 분기의 각과 같이, 그래프의 모양에 관한 정보와 연관되었을 수 있다. 이러한 모양 정보는 예측 생성 및 특히 병렬화된 예측 생성을 수행함에 있어서 유용할 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따라 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하는 프로그램을 생성하기 위한 프로세스(500)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 프로세스(500)는 동작(510)("프로그램 코드를 수신")에서 시작할 수 있다. 동작(510)에서, 컴파일 하기 위한 프로그램 코드가, 예컨대 컴파일러(110)에 의해 수신될 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 프로그램 코드는 하나 이상의 코드 파일을 포함할 수 있으며, 다양한 알려진 컴퓨팅 언어로 구현될 수 있다. 추가적으로, 다양한 실시예에서, 프로그램 코드는 여기에서 설명된 예측 기법을 이용하는 코드를 생성함에 있어 컴파일러를 지원하는 하나 이상의 명령어 또는 정보를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위하여, 프로세스(500)의 동작들은 컴파일러(110)와 같은 단일 컴파일러에 기초하여 설명되지만, 다른 실시예에서는 하나 이상의 컴파일러 또는 기타 코드 분석 모듈이 이러한 동작들을 수행하는 데 이용될 수 있다.
동작(510)으로부터, 프로세스(500)는 동작(520)("프레디킷된 명령어를 생성")으로 진행할 수 있다. 동작(520)에서, 컴파일러는, 예컨대 도 3에 관하여 위에서 논의된 명령어와 같은 프레디킷된 명령어를 생성할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 이러한 프레디킷된 명령어는 조건부 표현을 식별하고 이러한 표현에 기초하여 프레디킷을 생성하는 컴파일러(110)를 적어도 부분적으로 통하여 생성될 수 있다. 동작(520)으로부터, 프로세스(500)는 동작(530)("분기 명령어를 생성")으로 진행할 수 있다. 동작(530)에서, 컴파일러(110)는 분기 명령, 예컨대, 도 3에 대하여 위에서 논의된 명령어를 생성할 수 있다. 동작(530)으로부터, 프로세스(500)는 동작(540)("블록 명령어를 생성")으로 진행할 수 있다. 동작(540)에서, 컴파일러(110)는 예측의 목적을 위하여, 명령어의 블록을 생성할 수 있다. 다양한 실시예에서, 컴파일러는 분기 명령어를 생성하고/거나 위에서 예시한 바와 같은 명백한 점프 호출에 기반하여 블록을 생성할 수 있다. 다른 실시예에서, 컴파일러는 원본 프로그램 코드에 나타난 블록을 식별하고, 원래는 점프가 코딩되지 않는 이러한 식별된 블록 사이에서라도 분기를 생성할 수 있다. 블록은 도 3에서 도시된 예시에서와 같이, 명백히 식별될 수 있거나, 유닛으로 실행되기 쉬운 명령어의 세트로서 컴파일러에 의해 인식될 수 있다.
동작(540)으로부터, 프로세스(500)는 동작(550)("블록 내 트리 정보를 인코딩")으로 진행될 수 있다. 동작(550)에서, 컴파일러는 예측 제어 흐름 그래프와 연관된 명령어의 블록의 각각의 헤더에서 이러한 예측 제어 흐름 그래프에 대한 트리 정보(또는 근사 트리 정보)를 인코딩할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 트리는 루트 및 리프로서의 다양한 무조건부 점프 간의 다양한 경로 상의 프레디킷의 수를 나타날 수 있다. 그러한 트리에서, 프레디킷은 노드로서의 블록, 에지로서의 프레디킷 결과/값 및 리프로서의 분기 타깃에 이용될 것이다. 다른 실시예에서, 컴파일러는 예측 생성 중에, 예측 생성기(150)가 적절한 길이의 예측을 더 쉽게 생성할 수 있도록, 트리의 깊이 또는 트리의 모양에 관련된 정보를 인코딩할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따라 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 이용하여 분기 타깃 및 프레디킷을 예측하기 위한 프로세스(600)를 도시한다. 도시된 실시예에 있어서, 단일 블록 만에 대하여 예측을 도시되지만 프로세스(600)는 각각의 블록 단위로 수행될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 예측은 실행 중에 요구되는 바와 같이 다수의 블록 상에서 수행될 수 있다.
따라서, 실시예에 대하여, 프로세스(600)는 동작(610)("제어 포인트 히스토리를 검색")으로 시작할 수 있다. 동작(610)에서, 런타임 환경(140), 특히 예측 생성기(150)가 제어 포인트 히스토리를 검색할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어 포인트 히스토리는 과거에 평가되어온 프레디킷 값의 히스토리를 포함할 수 있으며, 히스토리는 이진 스트링의 형태를 가지고/거나 미리 정의된 길이를 가질 수 있다. 예시는 도 1에서 도시된 제어 포인트 히스토리(145)일 수 있다. 다양한 실시예에서, 제어 포인트 히스토리는 또한 얻은 분기 타깃의 하나 이상의 기록을 포함할 수 있다.
동작(610)으로부터, 프로세스(600)는 동작(620)("예측을 생성")으로 진행할 수 있다. 동작(620)에서, 예측 생성기(150)는 명령어를 스케줄링 함에 있어 이용하기 위하여, 결합된 예측(155)과 같은 예측을 생성하도록 제어 포인트 히스토리(145)를 이용할 수 있다. 이러한 작용의 특정 실시예가 도 7에 대하여 이하에서 설명된다. 동작(620)으로부터, 프로세스(600)는 동작(630)으로 진행할 수 있다. 동작(630)에서, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는, 결합된 예측(155) 및 블록 정보(157)를 이용하여, 실행을 위하여 명령어를 스케줄링한다. 이러한 작용의 특정 실시예는 도 8에 관하여 이하에서 설명된다.
도 7은 다양한 실시예에 따라 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 생성하기 위한 프로세스(700)를 도시한다. 도 6에 관한 상기 논의와 유사하게, 프로세스(700)는 각각의 블록 단위로 수행될 수 있으며, 도시된 예시는 따라서 단일 블록에 대한 예측을 도시한다. 도시된 예시는 결합된 예측을 효율적으로 생성하기 위한 병렬화된 기법을 나타낸다. 그러나, 도시되지 않은 다양한 실시예에서, 예측 생성기(150)는 제어 포인트 히스토리를 프레디킷 값을 수신하는 검색 태이블에 입력함으로써 한번에 하나의 값 예측을 생성할 수 있다. 예측 생성기(150)는 이후, 다음 프레디킷 값을 검색하도록 갓 생성된 프레디킷 값과 함께 제어 포인트 히스토리 내 모든 가장 오래된 값을 이용하여 두 번째 검색을 진행할 수 있다. 검색은 블록에 대한 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측이 생성되는 충분한 값이 찾아질 때까지 계속될 수 있다.
도시된 바와 같이, 프로세스(700)는 동작(710)("레벨 n에 대한 예측된 프레디킷된 값을 생성")에서 시작할 수 있다. 동작(710)에서, 예측 생성기(150)는 레벨 n에 대한 예측된 프레디킷 값을 생성할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 이는 검색 테이블을 포함하는 다양한 생성 방법을 이용하여 수행될 수 있다. 프로세스(700)는 동작(710)으로부터 동작(720)("레벨 n+1에 대하여 두 개의 예측된 프레디킷된 값을 생성")으로 진행할 수 있다. 동작(720)에서, 예측 생성기(150)는 제어 포인트 히스토리에서 레벨 n에 대하여 가능한 프레디킷 값들 양자를 이용하여, 레벨(n+1)에 대하여 두 개의 예측된 프레디킷 값을 생성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 이러한 블록의 작용은, 동작(710)의 결과에 즉시 의존하지 않으면서, 동작(710)의 작용과 병렬로 수행될 수 있다. 프로세스(700)는 동작(720)으로부터 동작(730)("레벨 n+2에 대한 4개의 예측된 프레디킷된 값을 생성")으로 진행할 수 있다. 동작(720)에서, 유사한 작용이 수행되고, 예측 생성기는 레벨 n+2에 대하여 4개의 예측된 프레디킷 값을 생성할 수 있다. 레벨 n+2에 대한 4개의 예측된 프레디킷 값은 동작(710) 및 동작(720)의 결과에 대하여 가능한 값 중 전부를 이용하여 생성될 수 있다.
다음은 설명된 실시예에 따라 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측을 생성하기 위한 예시이다. 예측 생성기가 11011의 현재 제어 포인트 히스토리로 길이 5의 명령어 히스토리 상에서 동작하고 있으면, 동작(710)에서, 예측 생성기(150)는 히스토리 11011을 이용하여 레벨 n에 대하여 예측된 값을 검색할 수 있다. 그러한 동작과 동시에(또는 적어도 같은 시기에), 예측 생성기(150)는 또한 명령어 히스토리(10110 및 10111)를 이용하여 레벨 n+1에 대한 검색을 수행할 수 있다. 명령어 히스토리는 히스토리 내에서 4개의 가장 최근의 히스토리 값을 나타낼 수 있다. 추가적으로, 명령어 히스토리는 동작(720)에서의 생성 동작으로부터의 두 개의 가능한 결과와 연관될 수 있다. 유사하게, 동작(730)에서, 검색이 히스토리(01100, 01101, 01110 및 01111)를 이용하여 수행될 수 있다.
동작(710, 720 또는 730)으로부터, 프로세스(700)는 동작(740)("프레디킷 값을 해결")으로 진행할 수 있다. 동작(740)에서, 동작(710, 720 및 730)의 결과가 알려진 이후에, 프레디킷 값이 해결될 수 있다. 따라서, 동작(710)으로부터의 값이 0이 되도록 결정되었으면, 입력으로서 10110이 이용된 동작(720)으로부터의 결과가 유지될 수 있다. 동작(720)으로부터의 기타 결과는 버려질 수 있다. 마찬가지로, 하나의 결과는 동작(730)으로부터 얻어질 수 있다. 도시된 예시가 3개 레벨의 병렬 프레디킷 예측을 이용하는 반면, 대안적인 실시예에서는 상이한 수의 레벨이 이용될 수 있다.
프로세스(700)는 동작(740)으로부터 동작(745)("예측된 프레디킷의 수가 블록의 수보다 크거나 같음")으로 진행할 수 있다. 동작(745)에서, 예측 생성기(150)는 예측이 명령어의 현재 블록에서 적어도 모든 프레디킷에 대하여 만들어졌는지 결정할 수 있다. 그 결과 아니라면, 프로세스(700)는 동작(710,720 및 730)으로 돌아가서 n=n+3으로 진행할 수 있다. 블록 내 모든 프레디킷에 대하여 예측이 이루어졌으면, 동작(750)("추가의 프레디킷 예측을 버림")으로 진행할 수 있다. 동작(750)에서, 추가적인 예측이 버려질 수 있다. 예컨대, 위에서 논의된 3개의 레벨의 병렬화된 예측을 이용하여, 블록 내 프레디킷의 5개 레벨이 있으면, 프로세스는 루프의 2개의 반복을 수행하고 6개의 예측된 프레디킷 값을 생성할 수 있다. 6번째 값은 이후 버려질 수 있다. 추가적으로, 일부 실시예에서, 블록이 불균형 트리(또는 기타 복잡한 트리 형태)를 그 예측 제어 흐름 그래프 내에 포함하면, 예측 생성기(150)는 주어진 트리에서 가장 긴 경로를 채우도록 충분한 예측된 프레디킷 값을 생성하도록 구성될 수 있다. 결과적으로, 예측 생성기(150)는 잠재적으로 복잡한 트리 디스크립터(descriptor)를 참조하는 연산 자원을 소비하는 것을 방지하거나 감소시킬 수 있다. 이는 또한 동작(750)에서 프레디킷 예측을 버리게 될 수 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따라 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측에 기초하여 명령어를 스케줄링하기 위한 프로세스(800)를 도시한다. 실시예에 대하여, 프로세스(800)는 동작(810)("결합된 예측에 기초하여 트리를 횡단")에서 시작할 수 있다. 동작(810)에서, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 결합된 예측(155)에 기초하여 예측 제어 흐름 그래프의 트리를 횡단할 수 있다. 동작(810)으로부터, 프로세스(800)는 동작(820)("트리 횡단에 기초하여 프레디킷을 예측")으로 진행할 수 있다. 동작(820)에서, 명령어 패치 및 실행 제어는 어떠한 프레디킷이 트리를 통한 경로에 기초하여 평가될 것인지 예측할 수 있다. 동작(820)으로부터, 프로세스(800)는 동작(830)("예측된 프레디킷에 기초하여 실행을 위한 프레디킷된 명령어를 스케줄링")으로 진행할 수 있다. 동작(830)으로부터, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 실행을 위한 이러한 예측에 기초하여 프레디킷된 명령어를 스케줄링할 수 있다. 동작(830)으로부터, 프로세스(800)는 동작(840)("횡단의 끝에서의 트리 리프에 기초하여 분기 타깃을 예측")으로 진행할 수 있다. 동작(840)으로부터, 명령어 인출 및 실행 제어는 트리 횡단에 기초하여 분기 타깃을 예측할 수 있다. 다양한 실시예에서, 명령어 인출 및 실행 제어는 횡단이 리프 노드로 이어지면, 트리 횡단의 끝에 배치된 트리 리프에 기초하여 분기 타깃을 예측할 수 있으며, 다른 실시예에서, 예측은 비중단 횡단에 기초할 수 있다. 동작(840)으로부터, 프로세스(800)는 동작(850)("실행을 위한 분기 타깃에 의해 지정된 코드 블록을 스케줄링")으로 진행할 수 있다. 동작(850)으로부터, 명령어 인출 및 실행 제어(160)는 현재 코드 블록 이후의 다음 실행을 위한 이러한 분기 타깃에 의하여 지정된 하나 이상의 명령어를 인출할 수 있다. 위에서 논의된 바와 같이, 프로세스(800)하에서, 결합된 예측(155)와 같은, 단일의 결합된 예측은 명령어의 블록에 대한 프레디킷된 명령어 및 분기 타깃 양자를 스케줄링하기 위한 충분한 정보를 제공할 수 있다. 인출된 명령어는 이후에 실행될 수 있다.
도 9는 본 개시의 적어도 일부 실시예에 따라 구성되는 예시적인 컴퓨팅 장치를 도시하는 블록도이다. 기초적인 구성(901)에서, 컴퓨팅 장치(900)는 보통 하나 이상의 프로세서(910) 및 시스템 메모리(920)를 포함할 수 있다. 메모리 버스(930)는 프로세서(910) 및 시스템 메모리(920) 사이에서 통신하기 위하여 이용될 수 있다.
요구되는 구성에 따라, 프로세서(910)는 마이크로 프로세서(μP), 마이크로 컨트롤러(μC), 디지털 신호 프로세서(DSP), 또는 그들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 프로세서(910)는 레벨 1 캐시(911), 레벨 2 캐시(912)와 같은 하나 이상의 레벨(level)의 캐시(cache), 프로세서 코어(913), 및 레지스터(914)를 포함할 수 있다. 예시적인 프로세서 코어(913)는 산술 논리 연산장치(arithmetic logic unit; ALU), 부동 소수점 장치(floating point unit; FPU), 디지털 신호 처리 코어(DSP Core), 또는 그들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예시적인 메모리 컨트롤러(915)는 또한 프로세서(910)와 함께 사용될 수 있거나, 또는 일부 구현예에서 메모리 컨트롤러(915)는 프로세서(910)의 내적인 일부일 수 있다.
요구되는 구성에 따라, 시스템 메모리(920)는 (RAM과 같은) 휘발성 메모리, (ROM, 플래시 메모리 등과 같은) 비휘발성 메모리, 또는 그들의 임의의 조합을 포함하는 임의의 유형일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 시스템 메모리(920)는 운영 체제(921), 하나 이상의 어플리케이션(application)(922), 및 프로그램 데이터(924)를 포함할 수 있다. 어플리케이션(922)은 상기 결합된 분기 타깃 및 프레디킷 예측 생성과 명령어 예측을 구현하기 위한 로직을 제공하는 프로그래밍 명령어를 포함할 수 있다. 프로그램 데이터(924)는 결합된 분기 타깃, 프레디킷 예측, 제어 포인트 히스토리 및 코드 블록 정보와 같은 데이터(925)를 포함할 수 있다.
컴퓨팅 장치(900)는 기초적인 구성(901) 및 임의의 요구되는 장치 및 인터페이스(interface) 사이의 통신을 용이하게 하도록 추가적인 특징 또는 기능, 및 추가적인 인터페이스를 가질 수 있다. 예를 들어, 버스/인터페이스 컨트롤러(940)는 저장 인터페이스 버스(941)를 통한 기초적인 구성(901) 및 하나 이상의 데이터 저장 장치(950) 사이의 통신을 용이하게 하도록 사용될 수 있다. 데이터 저장 장치(950)는 이동식 저장 장치(951), 고정식 저장 장치(952), 또는 그 조합일 수 있다. 이동식 저장 장치 및 고정식 저장 장치의 예를 몇 가지 들자면, 플렉서블 디스크 드라이브(flexible disk drive) 및 하드 디스크 드라이브(HDD)와 같은 자기 디스크 장치, 컴팩트 디스크(CD) 드라이브 또는 디지털 다목적 디스크(DVD) 드라이브와 같은 광 디스크 드라이브, 고체 상태 드라이브(SSD), 및 테이프 드라이브 등을 포함한다. 예시적인 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈(program module), 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술에서 구현되는 휘발성 및 비휘발성의 이동식 및 고정식 매체를 포함할 수 있다.
시스템 메모리(920), 이동식 저장 장치(951) 및 고정식 저장 장치(952)는 모두 컴퓨터 저장 매체의 예이다. 컴퓨터 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, 플래시 메모리 또는 기타 메모리 기술, CD-ROM, 디지털 다목적 디스크(DVD) 또는 기타 광 저장 장치, 자기 카세트, 자기 테이프, 자기 디스크 저장 장치 또는 기타 자기 저장 장치, 또는 요구되는 정보를 저장하도록 사용될 수 있고, 컴퓨팅 장치(900)에 의해 액세스될 수 있는 임의의 기타 매체를 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 임의의 그러한 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨팅 장치(900)의 일부일 수 있다.
컴퓨팅 장치(900)는 또한 버스/인터페이스 컨트롤러(942)를 통한 다양한 인터페이스 장치(예컨대, 출력 인터페이스, 주변 인터페이스, 및 통신 인터페이스)로부터 기초적인 구성(901)으로의 통신을 용이하게 하기 위한 인터페이스 버스(942)를 포함할 수 있다. 예시적인 출력 인터페이스(960)는 그래픽 처리 유닛(961) 및 오디오 처리 유닛(962)을 포함할 수 있으며, 이는 하나 이상의 A/V 포트(963)를 통하여 디스플레이 또는 스피커와 같은 다양한 외부 장치로 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 주변 인터페이스(960)는 직렬 인터페이스 컨트롤러(971) 또는 병렬 인터페이스 컨트롤러(972)를 포함할 수 있으며, 이는 하나 이상의 I/O 포트(973)를 통하여 입력 장치(예컨대, 키보드, 마우스, 펜, 음성 입력 장치, 터치 입력 장치 등) 또는 기타 주변 장치(예컨대, 프린터, 스캐너 등)와 같은 외부 장치와 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 통신 장치(980)는 네트워크 컨트롤러(981)를 포함하며, 이는 하나 이상의 통신 포트(982)를 통한 네트워크 통신 상에서의 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치(990)와의 통신을 용이하게 하도록 배열될 수 있다.
네트워크 통신 링크는 통신 매체의 일 예시일 수 있다. 통신 매체는 보통 컴퓨터 판독 가능 명령, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파 또는 기타 전송 메커니즘과 같은 변조된 데이터 신호에서의 기타 데이터에 의해 구현될 수 있으며, 임의의 정보 전달 매체를 포함할 수 있다. "변조된 데이터 신호"는 신호에서 정보를 인코딩하는 것과 마찬가지의 방식으로 설정 또는 변환된 그 특징 중 하나 이상을 가지는 신호일 수 있다. 예시로서, 통신 매체는 유선 네트워크 또는 직접 유선 연결(direct-wired connection)과 같은 유선 매체 및 음향, 라디오 주파수(radio frequency(RF)), 마이크로파, 적외선(IR) 및 기타 무선 매체와 같은 무선 매체를 포함할 수 있다. 여기에서 사용된 바와 같은 컴퓨터 판독 가능 매체라는 용어는 유형의 저장 매체 및 통신 매체 양자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
컴퓨팅(900)는 상기 기능 중 임의의 것을 포함하는 이동 전화기, 개인 정보 단말기(personal data assistant(PDA)), 개인 미디어 플레이어 장치, 무선 웹워치 장치, 개인 해드셋 장치, 어플리케이션 전용 장치 또는 융합 장치와 같은 소형 폼팩터 휴대용(또는 모바일) 전자 장치의 부분으로서 구현될 수 있다. 컴퓨터(900)는 또한 랩탑 컴퓨터 및 랩탑이 아닌 컴퓨터 구성 양자를 포함하는 개인용 컴퓨터로서 구현될 수 있다.
여기에서 개시된 바와 같은 하나 이상의 방법을 수행하기 위한 제품 및/또는 시스템이 사용될 수 있다. 도 10은 본 개시의 다양한 실시예에 따라, 집적 회로의 컴포넌트의 이용을 계량(meter)하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품(1000)을 가지는 예시적인 제품에 대한 블록도를 도시한다. 컴퓨터 프로그램 제품(1000)은 비휘발성 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(1002) 및 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(1002)에 저장된 복수의 프로그래밍 명령(1004)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예중 다양한 것에서, 프로그래밍 명령(1004)는 장치가, 기기의 실행에 응답하여, 기기로 하여금
이전에 실행된 하나 이상의 명령어에 적어도 부분적으로 기초하여 결합된 프레디킷 및 분기 타깃 예측을 식별하는 것 - 예측은 코드의 제1 블록 내 프레디킷된 명령어에 대한 하나 이상의 예측된 프레디킷 값을 포함함-; 컴퓨팅 장치에서, 예측된 프레디킷 값에 적어도 부분적으로 기초하여 블록에서 프레디킷된 명령어 중에서 하나 이상의 예측된 프레디킷된 명령어를 실행하는 것; 예측된 프레디킷된 명령어에 기초하여, 코드의 제2 블록을 가리키는 예측된 분기 타깃을 예측하는 것; 및 코드의 제2 블록을 계속해서 실행시키는 것을 포함하는 명령어를 수행하는 것이 가능하도록 구성된다.
컴퓨터 판독가능 저장 매체(1002)는 예컨대, CDROM(comact disc read-only memory) 및 플래시 메모리와 같지만 이에 제한되지 않는 비휘발성 및 지속 메모리를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 형태를 가질 수 있다.
여기서 기술된 대상은 때때로 상이한 다른 컴포넌트 또는 요소 내에 포함되거나 접속된 상이한 컴포넌트 또는 요소를 도시한다. 도시된 그러한 아키텍처는 단순히 예시적인 것이고, 사실상 동일한 기능을 달성하는 다른 많은 아키텍처가 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 개념적으로, 동일한 기능을 달성하기 위한 컴포넌트의 임의의 배치는 원하는 기능이 달성되도록 유효하게 "연관"된다. 이에 따라, 특정 기능을 달성하기 위해 여기서 결합된 임의의 두 개의 컴포넌트는, 아키텍처 또는 중간 컴포넌트와는 무관하게, 원하는 기능이 달성되도록 서로 "연관"된 것으로 볼 수 있다. 마찬가지로, 연관된 두 개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "동작적으로 접속"되거나 또는 "동작적으로 연결"되는 것으로 간주될 수 있고, 그와 같이 연관될 수 있는 임의의 두 개의 컴포넌트는 또한 원하는 기능을 달성하기 위해 서로 "동작적으로 연결가능"한 것으로 볼 수 있다. 동작적으로 연결 가능하다는 것의 특정 예는 물리적으로 양립가능(mateable)하고 및/또는 물리적으로 상호작용하는 컴포넌트 및/또는 무선으로 상호작용이 가능하고 및/또는 무선으로 상호작용하는 컴포넌트 및/또는 논리적으로 상호작용하고 및/또는 논리적으로 상호작용이 가능한 컴포넌트를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
여기에서 설명된 대상의 다양한 실시예는 그 일의 본질을 다른 당업자에게 전달하도록 당업자에 의해 공통적으로 사용되는 용어를 이용하여 설명된다. 대안적인 구현예가 그러나 설명된 태양 중 일부만으로 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 분명하여야 한다. 설명을 위하여, 특정 수, 재료 및 구성은 예시의 전반적인 이해를 제공하도록 제시된다. 그러나, 대안적인 실시예가 특정 세부 사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백하여야 한다. 기타 예시에서, 잘 알려진 특징은 예시적인 실시예를 모호하지 않도록 생략되거나 단순화된다.
여기에서 실질적으로 임의의 복수 및/또는 단수의 용어의 사용에 대하여, 당업자는 맥락 및/또는 응용에 적절하도록, 복수를 단수로 및/또는 단수를 복수로 해석할 수 있다. 다양한 단수/복수의 치환은 명확성을 위해 여기에서 명시적으로 기재될 수 있다.
당업자라면, 일반적으로 본 개시에 사용되며 특히 첨부된 청구범위(예를 들어, 첨부된 청구범위)에 사용된 용어들이 일반적으로 "개방적(open)" 용어(예를 들어, 용어 "포함하는"은 "포함하지만 이에 제한되지 않는"으로, 용어 "갖는"는 "적어도 갖는"으로, 용어 "포함하다"는 "포함하지만 이에 한정되지 않는" 등으로 해석되어야 함)로 의도되었음을 이해할 것이다. 또한, 당업자라면, 도입된 청구항의 기재사항의 특정 수가 의도된 경우, 그러한 의도가 청구항에 명시적으로 기재될 것이며, 그러한 기재사항이 없는 경우, 그러한 의도가 없음을 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 이해를 돕기 위해, 이하의 첨부 청구범위는 "적어도 하나" 및 "하나 이상" 등의 도입 구절의 사용을 포함하여 청구항 기재사항을 도입할 수 있다. 그러나, 그러한 구절의 사용이, 부정관사 "하나"("a" 또는 "an")에 의한 청구항 기재사항의 도입이, 그러한 하나의 기재사항을 포함하는 실시예로, 그러한 도입된 청구항 기재사항을 포함하는 특정 청구항을 제한함을 암시하는 것으로 해석되어서는 안되며, 동일한 청구항이 도입 구절인 "하나 이상" 또는 "적어도 하나" 및 "하나"("a" 또는 "an")과 같은 부정관사(예를 들어, "하나"는 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미하는 것으로 일반적으로 해석되어야 함)를 포함하는 경우에도 마찬가지로 해석되어야 한다. 이는 청구항 기재사항을 도입하기 위해 사용된 정관사의 경우에도 적용된다. 또한, 도입된 청구항 기재사항의 특정 수가 명시적으로 기재되는 경우에도, 당업자라면 그러한 기재가 일반적으로 적어도 기재된 수(예를 들어, 다른 수식어가 없는 "두개의 기재사항"을 단순히 기재한 것은, 일반적으로 적어도 두 개의 기재사항 또는 두 개 이상의 기재사항을 의미함)를 의미하도록 해석되어야 함을 이해할 것이다. 또한, "A, B 및 C,등 중의 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예를 들어, "A, B 및 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B, 및 C를 함께 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않음). "A, B 또는 C 중의 적어도 하나"와 유사한 규칙이 사용된 경우에는, 일반적으로 그러한 해석은 당업자가 그 규칙을 이해할 것이라는 전제가 의도된 것이다(예를 들어, "A, B 또는 C 중의 적어도 하나를 갖는 시스템"은, A만을 갖거나, B만을 갖거나, C만을 갖거나, A 및 B를 함께 갖거나, A 및 C를 함께 갖거나, B 및 C를 함께 갖거나, A, B, 및 C를 함께 갖는 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않음). 또한 당업자라면, 실질적으로 어떠한 이접 접속어(disjunctive word) 및/또는 두 개 이상의 대안적인 용어들을 나타내는 구절은, 그것이 상세한 설명, 청구범위 또는 도면에 있는지와 상관없이, 그 용어들 중의 하나, 그 용어들 중의 어느 하나, 또는 그 용어들 두 개 모두를 포함하는 가능성을 고려했음을 이해할 것이다. 예를 들어, "A 또는 B"라는 구절은 "A" 또는 "B" 또는 "A 및 B"의 가능성을 포함하는 것으로 이해될 것이다.
다양한 동작이 실시예를 이해함에 있어 도움이 될 수 있는 방식으로, 다수의 개별의 동작으로 설명될 수 있으나, 설명의 순서는 이러한 동작들이 순서 의존적이라는 것을 암시하는 것으로 이해되어서는 안된다. 또한, 실시예는 설명된 바 보다 더 적은 동작을 가질 수 있다. 다수의 개별 동작에 대한 설명은 모든 동작이 필요한 것을 암시하는 것으로 이해되어서는 안된다. 또한, 실시예는 설명된 바 보다 더 적은 동작을 가질 수 있다. 다수의 개별의 동작에 대한 설명은 모든 동작이 필요한 것을 암시하는 것으로 이해되어서는 안된다.
특정 실시예가 여기에서 바람직한 실시예에 대한 설명의 목적을 위해 예시되고 설명되었으나, 당업자에 의하여 폭넓은 대안 및/또는 동일한 목적을 달성하기 위해 계산된 균등한 실시예 또는 구현예가 본 개시의 범위를 벗어나지 않으면서 도시되고 설명된 실시예를 위하여 대체될 수 있다는 것이 인정될 것이다. 당업자는 본 개시의 실시예가 매우 폭넓은 방식으로 구현될 수 있다는 것을 쉽게 인정할 것이다. 본 개시는 여기에서 논의된 실시예의 임의의 적용 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 개시의 실시예는 청구항 및 그 균등물에 의해서만 제한된다는 것이 명백히 인정된다.

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  25. 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법에 있어서,
    컴퓨팅 장치에서, 제어 포인트 히스토리(control point history)에 기초하여, 결합된 예측 - 상기 결합된 예측은 분기 타깃 명령어들을 위한 하나 이상의 분기 타깃 예측 및 프레디킷된(predicate) 명령어들을 위한 하나 이상의 예측을 포함함 - 을 생성하는 단계와;
    예측 제어 흐름 그래프(prediction control flow graph) 및 상기 하나 이상의 분기 타깃 예측에 기초하여 예측된 분기 타깃 위치에서의 상기 컴퓨팅 장치 상에서의 실행을 제어하는 단계를 포함하고,
    상기 결합된 예측은 하나 이상의 명령어 블록에 관련되고, 상기 제어 포인트 히스토리는 제1 시간에 생성되고 상기 결합된 예측은 제2 시간에 생성되고, 상기 제어 포인트 히스토리는, 과거 프레디킷된 명령어들에 대해 평가된 하나 이상의 과거 프레디킷 값 및 과거 분기 타깃 명령어들에 대해 평가된 과거 분기 타깃 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 결합된 예측을 생성하는 단계는, 상기 제어 포인트 히스토리에 기초하여 하나 이상의 예측된 프레디킷 값을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 하나 이상의 명령어 블록의 블록 명령어들 - 상기 블록 명령어들은, 상기 프레디킷된 명령어들 중 하나 이상의 예측되고 프레디킷된 명령어들에 대응함 - 은 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초하여 생성되는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
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  27. 제25항에 있어서,
    상기 실행을 제어하는 단계는, 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초하여 상기 분기 타깃 위치를 예측하는 단계를 포함하는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초하여 상기 분기 타깃 위치를 예측하는 단계는, 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초하여 상기 예측 제어 흐름 그래프를 통해 경로를 따라가는 단계를 포함하는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 예측된 분기 타깃 위치에서의 상기 컴퓨팅 장치 상에서의 실행을 제어하는 단계에 앞서, 상기 컴퓨팅 장치에 의해 상기 하나 이상의 명령어 블록 중 제1 블록에 대한 상기 예측 제어 흐름 그래프를 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 컴퓨터 명령어들은 블록 극소 구조(block atomic architecture)이고,
    상기 제1 블록의 프레디킷들은 상기 예측 제어 흐름 그래프에서 노드(node)들로 나타내어지고, 분기 타깃들은 상기 예측 제어 흐름 그래프에서 리프(leaf)들로 나타내어지는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 예측 제어 흐름 그래프를 통해 상기 경로를 따라가는 단계는 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초하여 프레디킷들 사이의 에지(edge)들을 따라가는 단계를 포함하는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  31. 제25항에 있어서,
    상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값을 생성하는 단계는 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값의 복수의 레벨을 병렬적으로 생성하는 단계를 포함하는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  32. 제25항에 있어서,
    상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값을 생성하는 단계는, 상기 제어 포인트 히스토리를 인덱스로서 사용하는 것에 기초하여 특정한 예측된 프레디킷 값의 검색(lookup)을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  33. 제25항에 있어서,
    상기 제어 포인트 히스토리는, 프로그램에 의해 진행중인 실행 동안 이전에 실행된 하나 이상의 과거 프레디킷된 명령어들을 더 포함하는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 방법.
  34. 컴퓨터 명령어들의 예측 런타임 실행(predictive runtime execution)을 위한 시스템에 있어서,
    과거 프레디킷 값들의 히스토리 및 과거 분기 타깃 예측들 중 적어도 하나를 입력으로서 수용(accept)하고, 하나 이상의 프로세서에 의한 동작에 응답하여, 상기 수용된 히스토리에 기초하여 결합된 예측 - 상기 결합된 예측은 프레디킷 값들에 대한 하나 이상의 예측 및 분기 명령어들를 위한 하나 이상의 분기 타깃 예측을 포함하고, 하나 이상의 명령어 블록과 관련됨 - 을 생성하도록 구성되는 결합된 예측 생성기와;
    명령어 인출 및 실행(fetch and execution) 제어기를 포함하고,
    상기 명령어 인출 및 실행 제어기는, 하나 이상의 프로세서를 제어하여,
    상기 결합된 예측에 기초한 예측된 분기 타깃 위치에서 인출(fetch)된 명령어들의 실행을 진행(proceed)하게 하고;
    상기 하나 이상의 프로세서에 의한 동작에 응답하여, 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초하여 상기 분기 타깃 위치를 예측하게 하도록
    구성된 것인, 컴퓨터 명령어들의 예측 런타임 실행을 위한 시스템.
  35. 삭제
  36. 제34항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프로세서에 결합된 저장 매체를 더 포함하고,
    상기 저장 매체는 또한, 하나 이상의 예측 제어 흐름 그래프를 저장하도록 구성되고,
    각각의 예측 제어 흐름 그래프는, 각각의 코드(code) 블록에 대하여, 코드 블록의 프레디킷을 내부 노드로서 나타내고, 다른 코드 블록에 대한 분기를 리프(leaf)로서 나타내는 것인, 컴퓨터 명령어들의 예측 런타임 실행을 위한 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 명령어 인출 및 실행 제어기는,
    상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 따라 상기 예측 제어 흐름 그래프를 통한 경로를 횡단하는 것(traversal)과;
    상기 경로의 횡단에 의해 리프에 도달한 후, 상기 예측된 분기 타깃 위치로서 상기 리프에서 분기된 코드 블록의 위치를 예측하는 것에 의해,
    상기 분기 타깃 위치를 예측하도록 구성되는 것인, 컴퓨터 명령어들의 예측 런타임 실행을 위한 시스템.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 결합된 예측 생성기는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의한 동작에 응답하여, 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값을 식별하기 위해, 검색(lookup) 인덱스로서 과거 프레디킷 값들의 히스토리를 사용함으로써 상기 결합된 예측을 생성하도록 구성되는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 시스템.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 결합된 예측 생성기는, 상기 하나 이상의 프로세서에 의한 동작에 응답하여, 병렬적으로 복수의 검색을 수행함으로써 상기 결합된 예측을 생성하도록 구성되는 것인, 컴퓨터 명령어들의 실행 시간 예측을 위한 시스템.
  40. 복수의 컴퓨터 실행가능 명령어들이 저장된 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 복수의 컴퓨터 실행가능 명령어들은, 장치에 의한 실행에 응답하여, 상기 장치로 하여금 프레디킷된 명령어들 및 하나 이상의 분기 타깃을 포함하는 제1 코드 블록을 실행하도록 명령어들을 스케쥴하기 위한 동작들을 수행하게 하고, 상기 동작들은,
    하나 이상의 과거 프레디킷 값에 기초하여 결합된 예측 - 상기 결합된 예측은, 상기 제1 코드 블록 내 상기 프레디킷된 명령어들에 대한 프레디킷 값을 위한 하나 이상의 예측과 상기 제1 코드 블록에 대한 분기 타깃 예측을 포함하고, 상기 과거 프레디킷 값에 대응하는 과거 프레디킷된 명령어들은 제1 시간에 실행되고 상기 결합된 예측은 제2 시간에 식별됨 - 을 식별하는 동작과;
    상기 제1 코드 블록 내의 상기 프레디킷된 명령어들 중에서 하나 이상의 예측된 프레디킷된 명령어들을 실행하는 동작 - 상기 동작은, 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값에 기초함 - 과;
    상기 분기 타깃 예측 또는 하나 이상의 분기 명령어들에 기초하여, 제2 코드 블록을 가리키는 분기 타깃 위치를 예측하는 동작과;
    상기 제2 코드 블록의 실행을 계속하는 동작을 포함하고,
    상기 분기 타깃 위치를 예측하는 동작은 상기 분기 타깃 위치를 식별하기 위하여 상기 제1 코드 블록에 대한 예측 제어 흐름 그래프를 통한 경로를 따라가는 동작을 포함하는 것인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  41. 삭제
  42. 제40항에 있어서,
    상기 동작들은, 컴퓨터 프로그램 내 각각의 코드 블록에 대해, 각각의 예측 제어 흐름 그래프를 생성하는 동작을 더 포함하는 것인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  43. 제40항에 있어서,
    상기 결합된 예측을 식별하는 동작은, 과거 프레디킷 값들의 히스토리에 기초하여 상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값의 검색(lookup)을 수행하는 동작을 포함하는 것인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 하나 이상의 예측된 프레디킷 값의 상기 검색을 수행하는 동작은,
    잠재적인 프레디킷 값들의 복수의 검색을 병렬적으로 수행하는 동작과;
    레벨 n에서의 잠재적인 프레디킷 값들에 대하여, 레벨 n-1에서의 특정 프레디킷 값을 사용하여 상기 잠재적인 프레디킷 값들을 해결(resolve)하는 동작을 포함하는 것인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
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