비순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서에서 컴파일러 최적화의 성능 분석

손강민; 최상방

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저자정보: 손강민 최상방

저널정보: Korean Institute of Information Scientists and Engineers 한국정보과학회 학술발표논문집 한국정보과학회 1997년도 봄 학술발표논문집 제24권 제1호(A)

발행연도: 1997.4

수록면: 49 - 52 (4page)

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프로그램의 수행성능을 향상시키는 방법은 크게 하드웨어 기술과 컴파일러에 관련된 소프트웨어 기술로 나눌 수 있다. 일반적으로, 컴파일러의 최적화 단계가 높아질수록 생성되는 코드의 병렬성도 줄어들기 때문에 비순차이슈를 사용하더라도 단순히 명령어 윈도우의 크기를 증가시키거나 실행 유닛을 증가시켜 얻을 수 있는 하드웨어적인 성능향상은 매우 제한적이다. 순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서의 경우 컴파일러의 최적화 과정에서 코드 크기가 줄어들고 명령어 스케줄링에 의하여 실행 유닛의 충돌이나 순 자료 의존(true data dependency)에 의하여 스톨(stall)될 확률을 줄일 수 있기 때문에, 비순차이슈보다 컴파일러의 최적화에서 얻을 수 있는 효과가 크다. 비순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서의 경우, 컴파일러의 최적화 사용 유무에 따라서 이슈율의 차이가 크게 나타나지만 최적화 단계에 따른 이슈율이나 실행 속도의 변화는 매우 작다. 반면에 순차이슈 프로세서의 경우, 최적화 단계를 변화시켜도 이슈율에는 큰 차이가 없으나 최적화를 하지 않을 경우, 코드의 크기가 증가하므로 실행속도에서 큰 차이가 나타난다. 본 논문에서는 일반적인 최적화 단계(-O0, -O1, -O2, -O3)에서 사용되는 최적화 기술을 분석하였고, 컴파일러가 각 최적화 단계에서 순차이슈와 비순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서의 수행성능에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 비순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서에서 명령어 윈도우의 크기를 증가시키는 대신에 예비 명령어 버퍼(쉘터버퍼, shelter buffer)를 사용하여 명령어 윈도우의 병목현상에 대한 영향을 줄일 수 있는 방법을 제안하였다. 이 쉘터버퍼는 병목현상의 발생빈도가 큰 실수연산 어플리케이션에서 좋은 성능향상을 보여주었다. 비순차이슈 슈퍼스칼라 프로세서에 대하여 실험해본 결과 실수연산이 18%(곱셈/나눗셈: 5%)정도 포함된 Whetstone 벤치마크의 이슈율과 수행 시간에 대하여 각각 최대 11.58%와 13.03%, 명령어 윈도우의 수를 같게 했을 경우에 최대 30.11%와 43.08%의 성능향상을 얻을 수 있었다.

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