计算机体系结构实验三报告

实验三动态分支预测与推断执行

软件07级2班陈良伟20073001016

实验目的：
(1)了解动态分支预测的基本技术
(2)了解推断执行的基本过程
(3)比较各种分支预测技术的性能

实验环境：
(1)Ubuntu9.04+（或其他Linux版本）
(2)SimpleScalarv3.0

实验原理：
SimpleScalar分支预测的实现方法。

实验步骤：
(1)进入SimpleScalar目录(simplesim-3.0)。

(2)用sim-pred仿真器运行tests/bin.little目录下的三个测试程序(test-math,test-fmath, test-printf)，分别采用五种不同的分支预测方法，即bimod方式，two-leveladaptive方式，alwaystaken方式，alwaysnot taken方式，comb方式，并对前两种分别使用下表中两种参数配置：分析仿真器输出的关于分支预测的统计参数集，填写表格，并对各仿真器的能力

给出相应说明。

实验结果统计：

模拟程序名：test-math

统 计 结 果 预 测 方 法	always taken	always not taken	bimod (512)	bimod (1024)	2-level (1,1024, 8,0)	2-level (1,64,6, 1)	comb (1024) (1,1024, 8,0) (1024)
sim_total_insn	213688	213688	213688	213688	213688	213688	213688
sim_total_refs	56897	56897	56897	56897	56897	56897	56897
sim_elapsed_time	1	1	1	1	1	1	1
sim_inst_rate	213688	213688	213688	213688	213688	213688	213688
sim_num_branches	38591	38591	38591	38591	38591	38591	38591
sim_IPB	5.5372	5.5372	5.5372	5.5372	5.5372	5.5372	5.5372
bpred_***.lookups	38591	38591	38591	38591	38591	38591	38591
bpred_***.updates	38591	38591	38591	38591	38591	38591	38591
bpred_***.addr_hits	25661	21938	33692	34237	34242	27844	35570
bpred_***.dir_hirts	25661	21938	34195	34732	34794	28387	36011
bpred_***.misses	12930	16653	4396	3859	3797	10204	2580
bpred_***.jr_hits	3543	3543	3528	3528	3528	3528	3528
bpred_***.jr_seen	3543	3543	3543	3543	3543	3543	3543
bpred_***.jr_non_ras_hits.PP	3543	3543	28	28	28	28	28
bpred_***.jr_non_ras_seen.PP	3543	3543	41	41	41	41	41
bpred_***.bpred_addr_rate	0.6649	0.5685	0.8731	0.8872	0.8873	0.7215	0.9217
bpred_***.bpred_dir_rate	0.6649	0.5685	0.8861	0.9	0.9016	0.7356	0.9331
bpred_***.bpred_jr_rate	1	1	0.9958	0.9958	0.9958	0.9958	0.9958
bpred_***.bpred_jr_non_ras_rate .PP	1	1	0.6829	0.6829	0.6829	0.6829	0.6829
bpred_***.retstack_pushes	0	0	3504	3504	3504	3504	3504
bpred_***.retstack_pops	0	0	3502	3502	3502	3502	3502
bpred_***.used_ras.PP	0	0	3502	3502	3502	3502	3502
bpred_***.ras_hits.PP	0	0	3500	3500	3500	3500	3500
bpred_***.ras_rate.PP	<error: divide by zero>	<error: divide by zero>	0.9994	0.9994	0.9994	0.9994	0.9994

分析：

bpred_***.addr_hits，

bpred_***.dir_hirts，

bpred_***.misses，

bpred_***.bpred_addr_rate，

bpred_***.bpred_dir_rate这些参数7种不同的分支预测方法方法下各不相同。

bpred_***.jr_hits，bpred_***.jr_non_ras_hits.PP，bpred_***.jr_non_ras_seen.PP，bpred_***.bpred_jr_rate，

bpred_***.bpred_jr_non_ras_rate.PP，

bpred_***.retstack_pushes，

bpred_***.retstack_pops，

bpred_***.used_ras.PP，bpred_***.ras_hits.PP，bpred_***.ras_rate.PP这些参数alwaystaken，alwaysnot taken各自相同，其余5种方法的也各自相同。

其余的参数对于7种不同的分支预测方法都没有改变。

模拟程序名：test-fmath

分析：

bpred_***.bpred_dir_rate这些参数7种不同的分支预测方法方法下各不相同。

bpred_***.jr_hits，bpred_***.jr_non_ras_hits.PP，bpred_***.jr_non_ras_seen.PP，bpred_***.bpred_jr_rate，

bpred_***.used_ras.PP，bpred_***.ras_hits.PP，bpred_***.ras_rate.PP这些参数alwaystaken，alwaysnot taken各自相同，其余5种方法的也各自相同。

其余的参数对于7种不同的分支预测方法都没有改变。

模拟程序名：test-printf

统 计 结 果 预 测 方 法	always taken	always not taken	bimod (512)	bimod (1024)	2-level (1,1024, 8,0)	2-level (1,64,6, 1)	comb (1024) (1,1024, 8,0) (1024)
sim_total_insn	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7
sim_total_refs	516941	516941	516941	516941	516941	516941	516941
sim_elapsed_time	1	1	1	1	1	1	1
sim_inst_rate	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7	181387 7
sim_num_branches	401609	401609	401609	401609	401609	401609	401609
sim_IPB	4.5165	4.5165	4.5165	4.5165	4.5165	4.5165	4.5165
bpred_***.lookups	401609	401609	401609	401609	401609	401609	401609
bpred_***.updates	401609	401609	401609	401609	401609	401609	401609
bpred_***.addr_hits	261363	233361	372591	377458	373619	323623	384151
bpred_***.dir_hirts	261363	233361	374901	379761	375930	325966	386385
bpred_***.misses	140246	168248	26708	21848	25679	75643	15224
bpred_***.jr_hits	31998	31998	30152	30152	30152	30152	30152
bpred_***.jr_seen	31998	31998	31998	31998	31998	31998	31998
bpred_***.jr_non_ras_hits.PP	31998	31998	363	363	363	363	363
bpred_***.jr_non_ras_seen.PP	31998	31998	2198	2198	2198	2198	2198
bpred_***.bpred_addr_rate	0.6508	0.5811	0.9277	0.9399	0.9303	0.8058	0.9565
bpred_***.bpred_dir_rate	0.6508	0.5811	0.9335	0.9456	0.9361	0.8117	0.9621
bpred_***.bpred_jr_rate	1	1	0.9423	0.9423	0.9423	0.9423	0.9423
bpred_***.bpred_jr_non_ras_rate .PP	1	1	0.1652	0.1652	0.1652	0.1652	0.1652
bpred_***.retstack_pushes	0	0	29802	29802	29802	29802	29802
bpred_***.retstack_pops	0	0	29800	29800	29800	29800	29800
bpred_***.used_ras.PP	0	0	29800	29800	29800	29800	29800
bpred_***.ras_hits.PP	0	0	29789	29789	29789	29789	29789
bpred_***.ras_rate.PP	<error: divide by zero>	<error: divide by zero>	0.9996	0.9996	0.9996	0.9996	0.9996

分析：

bpred_***.addr_hits，

bpred_***.dir_hirts，

bpred_***.misses，

bpred_***.bpred_addr_rate，

bpred_***.bpred_dir_rate这些参数7种不同的分支预测方法方法下各不相同。

bpred_***.jr_hits，bpred_***.jr_non_ras_hits.PP，bpred_***.jr_non_ras_seen.PP，bpred_***.bpred_jr_rate，

bpred_***.bpred_jr_non_ras_rate.PP，

bpred_***.retstack_pushes，

bpred_***.retstack_pops，

bpred_***.used_ras.PP，bpred_***.ras_hits.PP，bpred_***.ras_rate.PP这些参数alwaystaken，alwaysnot taken各自相同，其余5种方法的也各自相同。

其余的参数对于7种不同的分支预测方法都没有改变。