Aplicação: https://ivancarvalhofilho.github.io/arquitetura/
O objetivo deste trabalho é desenvolver o aprendizado sobre preditores de desvio. Serão estudados, implementados e avaliados os seguintes tipos de preditores de desvio: Preditor local de desvios (BHT) e Preditor Global (GHT). Utilizando-se de linguagens de programação será desenvolvido um programa para simular o comportamento dos preditores de desvios.
- O objetivo do preditor BHT é encontrar um padrão de desvio para cada branch, considerando cada preditor separadamente. Para realizar a predição, ele utiliza o número de bits do PC para criar a tabela de predições, então o tamanho total da tabela seria: 2^m. Cada endereço é indexado à uma posição na tabela, que não é necessariamente única, mas totalmente determinística, isto é, um endereço será sempre indexado na mesma posição.
O preditor local BHT pode ser modelado como um preditor de parâmetros (m, n), onde: m - é o número de bits do PC de mais baixa ordem (LSB) usados para indexar a tabela de histórico local (branch-history table). n - número de bits armazenados no registro da tabela de histórico local.
No projeto *m* é o input "Numero bits de PC" e *n* é o input "Numero bits do preditor"
Também é necessário escolher um arquivo do contendo o endereço branch e o valor tomado
Exemplo de arquivo:
b77a8a3a T
b77be7ab T
b77b55a0 N
b77b55e2 T
b77b55ec T
b77a8b56 N
b77ae087 T
b77be7ab T
b77bdec4 N
b77b5c36 T
b77b5c3d T
b77bdec4 N
b77b5c5f T
b77b5c4d T
b77ae087 N
b77be7ab T
b77bdec4 T
b77b5c36 N
- Exemplo de saída para o arquivo acima, com 1 para bits do preditor e 3 para número de bits do PC:
| ID | Endereço | Histórico | Realizado | Predito | Desvio | Acertos | Total | Precisão |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 000 | b77b55e2 | T | T | N | Errado | 0 | 2 | 0.00% |
| 001 | b77bdec4 | T | T | N | Errado | 3 | 5 | 60.00% |
| 010 | b77be7ab | T | T | T | Certo | 3 | 3 | 100.00% |
| 011 | b77b5c4d | T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
| 100 | T | NA | ||||||
| 101 | b77b5c36 | N | N | T | Errado | 0 | 3 | 0.00% |
| 110 | b77a8a3a | T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 111 | b77b5c5f | T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
Precisão Geral: 61.11%
- Exemplo de saída para o arquivo acima, com 2 para bits do preditor e 3 para número de bits do PC:
| ID | Endereço | Histórico | Realizado | Predito | Desvio | Acertos | Total | Precisão |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 000 | b77b55e2 | N,T | T | N | Errado | 0 | 2 | 0.00% |
| 001 | b77bdec4 | N,T | T | N | Errado | 2 | 5 | 40.00% |
| 010 | b77be7ab | T,T | T | T | Certo | 3 | 3 | 100.00% |
| 011 | b77b5c4d | T,T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
| 100 | T,N | NA | ||||||
| 101 | b77b5c36 | N,N | N | N | Certo | 1 | 3 | 33.33% |
| 110 | b77a8a3a | T,T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 111 | b77ae087 | T,T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
Precisão Geral: 61.11%
- O objetivo do preditor GHT é encontrar um padrão de desvio geral, considerando todos os preditores. Para realizar a predição, ele possui uma lista de histórico global, que armazena, da esquerda para a direita, os resultados dos últimos desvios realizado (se foram tomados ou não tomados) então concatena o número de bits do PC para criar a tabela de predições, assim, o ght dá ao endereço influência sobre sua predição. A tabela é indexada considerando os bits mais significativos como os resultados possíveis na lista de histórico global. Os bits menos significativos são os bits do número de PC. Então o tamanho total de uma tabela de predições ght seria: 2^g * 2^m.
O preditor global GHT pode ser modelado como um preditor de parâmetros (m, n, g), onde: m - é o número de bits do PC de mais baixa ordem (LSB) usados para indexar a tabela de histórico local (branch-history table). n - número de bits armazenados no registro da tabela de histórico local. g- é o número de bits armazenados no hirtórico global.
No projeto _m_ é o input "Numero bits de PC" e _n_ é o input "Numero bits do preditor"
e _g_ é o número de bits do histórico global Também é necessário escolher um arquivo
do contendo o endereço branch e o valor tomado.
Exemplo de arquivo:
b77a8a3a T
b77be7ab T
b77b55a0 N
b77b55e2 T
b77b55ec T
b77a8b56 N
b77ae087 T
b77be7ab T
b77bdec4 N
b77b5c36 T
b77b5c3d T
b77bdec4 N
b77b5c5f T
b77b5c4d T
b77ae087 N
b77be7ab T
b77bdec4 T
b77b5c36 N
- Exemplo de saída para o arquivo acima, com 1 para bits do preditor, 2 para número de bits do PC e 2 para o tamanho do histórico global:
| Histórico Global |
|---|
| T, N |
| ID | Endereço | Histórico | Realizado | Predito | Desvio | Acertos | Total | Precisão |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 00 00 | T | NA | ||||||
| 00 01 | T | NA | ||||||
| 00 10 | T | NA | ||||||
| 00 11 | T | NA | ||||||
| 01 00 | T | NA | ||||||
| 01 01 | b77bdec4 | T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 01 10 | b77be7ab | T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 01 11 | b77b5c4d | T | T | T | Certo | 3 | 3 | 100.00% |
| 10 00 | b77b55e2 | T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 10 01 | b77b5c36 | T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
| 10 10 | b77be7ab | T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 10 11 | b77b5c5f | T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 11 00 | b77b55a0 | N | N | T | Errado | 0 | 1 | 0.00% |
| 11 01 | b77b5c36 | N | N | N | Certo | 4 | 5 | 80.00% |
| 11 10 | b77be7ab | T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
| 11 11 | T | NA |
Precisão Geral: 88.89%
- Exemplo de saída para o arquivo acima, com 2 para bits do preditor, 2 para número de bits do PC e 2 para o tamanho do histórico global:
| Histórico Global |
|---|
| T, N |
| ID | Endereço | Histórico | Realizado | Predito | Desvio | Acertos | Total | Precisão |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 00 00 | T,N | NA | ||||||
| 00 01 | T,N | NA | ||||||
| 00 10 | T,N | NA | ||||||
| 00 11 | T,N | NA | ||||||
| 01 00 | T,N | NA | ||||||
| 01 01 | b77bdec4 | T,T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 01 10 | b77be7ab | T,T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 01 11 | b77b5c4d | T,T | T | T | Certo | 3 | 3 | 100.00% |
| 10 00 | b77b55e2 | T,T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 10 01 | b77b5c36 | T,T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
| 10 10 | b77be7ab | T,T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 10 11 | b77b5c5f | T,T | T | T | Certo | 1 | 1 | 100.00% |
| 11 00 | b77b55a0 | N,N | N | T | Errado | 0 | 1 | 0.00% |
| 11 01 | b77b5c36 | N,N | N | N | Certo | 4 | 5 | 80.00% |
| 11 10 | b77be7ab | T,T | T | T | Certo | 2 | 2 | 100.00% |
| 11 11 | T,N | NA |
Precisão Geral: 88.89%
Em relação ao BHT de 1 e 2 bits, para entradas intercaladas do tipo 'TNTNTNT' o preditor de 2 bits obteve uma presição maior que o de 1bit, sendo 66.67% para o de preditor de 1 bit e 72.22% para o preditor de 2 bits. Esse comportamento é esperado já que para mudar a predição no caso de 2 bits é preciso que ele falhe 2 vezes seguidas.
Na comparação do preditor global GHT e o preditor local BHT, foi visto que para entradas com algum padrão como a do exemplo apresentado no trabalho, O GHT tem uma precisão maior que o BHT, pois, o GHT segue uma tabela de histórico global que auxilia o preditor a identificar padrões.