The Enhancement of Indirect Branch Prediction Accuracy via Double Return Address Stack

이중 함수 복귀 스택의 활용을 통한 간접 분기 명령어의 예측 정확도 향상 기법

함수 복귀 예측은 이론적으로 오버플로가 발생하지 않는 한도 내에서 100%의 정확도를 보여야 한다. 하지만, 투기적 실행을 지원하는 현대 마이크로프로세서 환경 하에서는 잘못된 실행 경로로의 수행 결과를 무효화 할 때 RAS의 오염이 발생하며, 이는 함수 복귀 주소의 예측 실패로 이어진다. 본 논문에서는 이러한 RAS의 오염을 방지하기 위하여 RAS 재명명 기법을 제안한다. RAS 재명명 기법은 RAS의 스택을 소프트 스택과 하드 스택으로 나누어 관리한다. 소프트 스택은 투기적 실행에 의한 데이터의 변경을 복구할 수 있는 항목을 관리하고, 하드 스택은 소프트 스택의 크기 제한으로 겹쳐쓰기가 일어나는 데이터 가운데 이후에 재사용될 데이터를 관리하는 구조로 구성된다. 제안된 기법을 모의실험 한 결과, RAS 오염방지 기법이 적용되지 않은 시스템과 비교하여 함수 복귀 예측 실패를 약 1/90로 감소시켰으며, 최대 6.95%의 IPC 향상을 가져왔다.