动态二进制翻译中基于超级块的数据预取优化提升性能

动态二进制翻译是一种关键技术，它将高级语言编写的程序转换为目标机器的指令集，以便能在不同架构的处理器上运行。本文主要聚焦于动态优化这一关键领域，特别是数据预取优化的研究。数据预取是提高现代处理器体系结构应用程序性能的重要手段，它通过预测和提前加载可能需要的数据，减少后续访问内存的时间延迟。 论文的研究核心是基于超级块（Superblock）的动态数据预取优化策略。超级块是一种逻辑上的内存区域，通过软件插桩技术，系统能够收集应用程序在执行过程中load指令引发的访存延迟信息。这种方法首先构建了Superblock，它是程序执行的一个逻辑单元，包含了预期的指令序列和数据依赖关系。接着，通过对Superblock进行数据流分析，确定了寄存器之间的定值引用关系，这些信息有助于识别哪些load指令可能会有延迟，从而进行预取优化。 优化过程涉及对延迟load指令的智能调度，通过预先加载所需数据，降低实际运行时的等待时间。在实验中，研究人员在龙芯DigitalBridge动态二进制翻译系统上进行了严格的验证。结果显示，经过数据预取优化后的SPEC2000浮点测试程序代码的平均性能提升了3.3%，这是一个显著的性能提升。同时，优化带来的额外开销非常小，仅为0.5%，这表明该优化策略具有很高的效率。 论文的作者罗琼程和吴强都是计算机体系结构领域的专家，他们的研究不仅关注理论层面，还强调了实践中的应用。他们结合了软件插桩技术和数据流分析，为动态二进制翻译中的数据预取优化提供了一种创新且实用的方法。这项研究对于提高处理器的能效，特别是在嵌入式系统或移动设备等资源受限环境中，具有重要的实际价值。 这篇论文深入探讨了动态二进制翻译中数据预取优化的关键技术和实现方法，展示了其在现代处理器体系结构中的潜力，为优化程序性能提供了新的视角和工具。通过在龙芯DigitalBridge平台上的实验验证，证明了该优化策略的有效性和实用性，为相关领域的研究者和开发者提供了有价值的研究成果。