비순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서에서 쉘터버퍼를 사용한 리오더버퍼 구조

초록

수퍼스칼라 프로세서는 여러 명령어를 시간 또는 공간적으로 병렬 수행함으로서 성능을 향상시키는 구조이며, 이를 위해 비순차이슈 순차완료의 방법을 사용한다. 명령어를 비순차이슈하기 위해서는 명령어 윈도우를 사용하고, 순차적으로 완료시키기 위해서는 리오더 버퍼를 사용한다. 그러나 명령어를 순차적으로 완료하기 위한 리오더 버퍼의 출구 부분에 레이턴시가 큰 명령어가 위치할 경우, 이미 수행 종료된 명령어들이 완료되지 못하고 리오더 버퍼에 머무르게되는 정체 현상이 발생한다. 본 논문에서는 이러한 정체현상을 줄이고, 리오더 버퍼의 개수를 효과적으로 조절할 수 있는 여러개의 쉘터 버퍼를 시뮬레이션하였다. 그 결과 리오더 버퍼의 크기를 줄일수 있는 성능 향상을 얻을 수 있었다. 실수 연산의 실행 유닛을 하나만 사용하였을 경우 최대 78%의 성능 향상을 얻을 수 있었고, 실행 유닛을 무한대로 하였을 경우에는 최대 282%까지 성능 향상을 얻을 수 있었다. 그리고, 리오더 버퍼의 개수가 적을 경우에는 쉘터 버퍼를 하나만 사용하는 것이 시스템의 성능 감소 없이 우수한 성능을 나타내지만 리오더 버퍼의 개수가 16개 이상일 경우에는 쉘터 버퍼를 2개 이상 사용하는 것이 우수한 성능을 나타내는 것을 알 수 있다. 따라서 최대 효율을 낼 수 있는 쉘터 버퍼의 개수는 2개인 것을 알 수 있었다.