GN⁺: Zen 5의 2-어헤드 브랜치 프레딕터: 30년 된 아이디어가 새로운 트릭을 가능하게 하는 방법

Zen 5의 2-Ahead Branch Predictor Unit: 30년 된 아이디어가 새로운 트릭을 가능하게 하는 방법

• 서론

  • AMD의 Zen 5 아키텍처는 기존 Zen 아키텍처를 완전히 재설계한 것임
  • 가장 중요한 변화 중 하나는 새로운 2-Ahead Branch Predictor Unit임
  • 이 아이디어는 30년 전 논문에서 유래되었음

• Branch Predictor의 중요성

  • 컴퓨터는 프로그램을 메모리에 저장하고 이를 실행함
  • 프로세서는 명령어를 가져오고 실행하는 전단부와 후단부로 나뉨
  • 조건부 점프는 파이프라인을 채우는 데 큰 도전 과제임
  • 잘못된 예측은 파이프라인을 플러시하고 다시 시작해야 함
  • 따라서 프로세서는 가능한 한 정확하게 프로그램 명령어 시퀀스를 예측해야 함

• 2-Ahead Branch Predictor의 등장

  • 1990년대 초반부터 제안된 아이디어임
  • TAGE predictor와 같은 더 효율적인 방법이 개발되었음
  • 그러나 단일 코어 성능을 향상시키기 위해 2-Ahead Branch Predictor가 다시 주목받고 있음

• x86 아키텍처의 이점

  • x86은 고정 길이 명령어를 가진 다른 ISA보다 2-Ahead Branch Prediction에서 더 큰 이점을 얻음
  • x86은 명령어 경계를 결정하는 데 더 복잡한 처리가 필요함
  • Zen 5는 두 개의 32바이트 페치 파이프와 4-와이드 디코드 클러스터를 사용함

• Seznec 논문의 구현

  • Seznec 논문은 2-Ahead Branch Predictor를 구현하는 방법을 설명함
  • Zen 5는 이 논문의 권장 사항을 따름
  • 두 개의 32바이트 페치 파이프와 6-와이드 듀얼 포트 오프 캐시를 사용함
  • L1 BTB와 L2 BTB를 사용하여 예측 정확도를 높임

• 결론

  • Zen 5의 2-Ahead Branch Predictor는 Zen 아키텍처의 중요한 변화임
  • 이 새로운 예측기는 향후 Zen 코어 개발에 큰 도움이 될 것임

GN⁺의 정리

• Zen 5의 2-Ahead Branch Predictor는 30년 전 아이디어를 현대적으로 재해석한 것임
• 이 기술은 프로세서의 명령어 예측 정확도를 높여 성능을 향상시킴
• x86 아키텍처의 복잡성을 해결하는 데 특히 유용함
• 이 기사는 CPU 아키텍처와 성능 최적화에 관심 있는 사람들에게 유익함
• 유사한 기능을 가진 다른 프로젝트로는 Intel의 Golden Cove 아키텍처가 있음