计算机工程与科学

作者：魏一, 杨智杰, 铁俊波, 石伟, 周理, 王耀, 王蕾, 徐炜遐

单位：（1.国防科技大学计算机学院,湖南 长沙 410073；2.军事科学院国防科技创新研究院，北京 100091）

关键词：动态分支预测,蜂鸟E203,RISC-V,流水线,微架构,

基金：国家自然科学基金（62032001）；科技部科技创新2030课题（编号2020AAA0104602）

近年来，以蜂鸟E203为代表的开源RISC-V微处理器由于功耗低、性能好等优势，受到了学术界和工业界的广泛关注和应用。为提高微处理器性能，降低分支指令造成的流水线停顿，指令分支预测技术成为现代微处理器中广泛应用的重要技术之一。然而，蜂鸟E203现采用的分支预测器是轻量级的静态分支预测器，面临分支预测准确率较低的挑战。由于使用预测准确率较高的动态分支预测器，可以进一步降低由于预测错误导致的重定向取指所产生的开销，因此，针对上述挑战，在原微架构的基础上探索了多种动态分支预测器的实现，提高了分支预测精度并且兼顾了资源开销。实验结果表明，多种动态分支预测器中获得最优结果的是使用静态分支预测结合基于分支历史寄存器BHR的自适应动态分支预测器，在Dhrystone基准测试程序上其分支预测精度可从原来的84.6%最高提升至94.8%，分数从原来的1.296 463提高到1.314 418，在Coremark基准测试程序上其分支预测精度可从原来的67%提升至78.7%，分数从原来的2.120 000提升至2.138 008。

来源：2024年第5期

《计算机工程与科学》期刊编辑部

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