IBM POWER7の論文を読む (4. 命令フェッチ)

マイクロアーキテクチャに関する論文を読んでいる。今回はIBM POWER7に関する論文。

ieeexplore.ieee.org

戻って命令フェッチを見ていく。

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命令フェッチ

• 命令キャッシュ : 32KB、4ウェイセットアソシアティブ
• 16ウェイバンク設計
• IEADIRを使用して、この中から4ウェイを選択する。
• IEADIR : 命令有効アドレスディレクトリ
  • ウェイ選択の高速予測を行う。
    • 64エントリ
    • 命令アドレスのEA → RA変換 (IERAT)
    • 最初の32エントリでスレッド0/2をサポート
    • 以降の32エントリでスレッド1/3をサポート
  • フル命令キャッシュディレクトリ : IDIR
• IFU : L2ユニファイドキャッシュからL1Iキャッシュに命令をフェッチする。
  • 命令フェッチリクエストから、32バイトの4セクタのデータが返ってくる。
  • デマンドフェッチ
  • 命令プリフェッチ
    • デマンドフェッチ要求に対して、2つのシーケンシャルキャッシュラインに対して、最大2つの追加L2プリフェッチを開始する。
  • これらのフェッチは、4つのスレッドに対してそれぞれ独立に実行される。

• 命令がフェッチされると、L1Iキャッシュに命令が書き込まれる前に、プリデコードとパリティを作成する。

  • 2サイクル消費する。
  • 分岐命令のスキャン、グループ形成の支援
  • 例外ケースの表示に使用される。
  • 最終的にIキャッシュに書き込まれるのは3サイクル後
  • その間に、IFUはキャッシュを迂回して命令バッファ(IBUF)と分岐スキャンロジックに命令を分配する。

• IFAR : 命令フェッチアドレスレジスタ

  • 各スレッドのプログラムカウンタアドレスを追跡している。