AMD Zen+ Architecture Port Mapping Inference Study

Core Concepts

AMD Zen+のポートマッピング推論アルゴリズムの研究と評価

Abstract

パフォーマンスモデルはコード最適化に重要 uops.infoプロジェクトのポートマッピング推論アルゴリズムを改変し、AMDプロセッサに対応 AMD Zen+アーキテクチャでのポートマッピング推論を実施し、結果を提供 Introduction: パフォーマンスモデルはコード最適化に不可欠 uops.infoはIntel向けに正確なポートマッピング提供、AMDのZenアーキテクチャでは未対応 本研究では、AMD Zen+アーキテクチャで新しいポートマッピング推論アルゴリズムを提案 Background: 現代のマイクロアーキテクチャはパフォーマンス向上のため多くの技術を使用 出力されるµop数が予想外に異なる場合がある（例：メモリオペランド） µopカウントに関する問題点があり、正確なµop数を測定する必要性 Data Extraction: "Retired Uops"カウンターはµop数を正確にカウントしないことが観察された。 µop数として記録されているものは実際にはmacro-opである可能性がある。

Stats

"Retired Uops"カウンターはµop数を正確にカウントしないことが観察された。

Quotes

Key Insights Distilled From

Explainable Port Mapping Inference with Sparse Performance Counters for AMD's Zen Architectures

by Fabian Ritte... at arxiv.org 03-26-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.16063.pdf

Deeper Inquiries

他のマイクロアーキテクチャでも同様の問題が発生する可能性は？

この研究では、AMD Zen+ マイクロアーキテクチャにおいて、パフォーマンスカウンターを使用せずにポートマッピング推論を行う手法が提案されました。他のマイクロアーキテクチャでも同様の問題が発生する可能性があります。例えば、IntelやARMなどのプロセッサも一部で特定のµopごとのパフォーマンスカウンターを提供していない場合、同様の課題に直面するかもしれません。

この研究結果が他のCPU設計や最適化手法へどのような影響を与えるか

この研究結果は、CPU設計者や最適化手法開発者に重要な示唆を与える可能性があります。具体的に以下のような影響を与えるかもしれません： 新たなツールや手法開発：本研究で提案されたポートマッピング推論アルゴリズムは、AMD Zen+ アーキテクチャだけでなく他のプロセッサ向けにも応用可能です。これらの手法は将来的に新たなツールや最適化手法開発へとつながるかもしれません。 CPUパフォーマンス解析：正確で詳細なポートマッピング情報は、ソフトウェア開発者やコンパイラデベロッパーがピークパフォーマンスを実現する際に役立ちます。そのため、本研究結果はCPUパフォーマンス解析技術全般へ影響を及ぼすかもしれません。 業界全体への貢献：このような高度で専門的な研究成果は学術界だけでなく産業界全体に貢献します。新たな洞察や革新的手法は広範囲に活用される可能性があります。

µop数とmacro-op数の関係性について深く掘り下げられた研究は存在するか

µop数とmacro-op数間の関係性を深く掘り下げた既存研究として、「Zen+」以外でも「Zen」「Zen2」等 AMD の前世代製品群から始めて、「Retired Uops」という名前付きメトリック（performance counter）から得られる情報量と µop 数・macro-op 数間関係性等詳細情報収集した先行文献「Software Optimization Guide (SOG) [5]」 や 「Agner Fog’s microarchitecture guide [15]」 また uops.info [1] や WikiChip から得られるデータ等参考資料利用しながら分析したこと述べています。「movs」と呼ばれる命令形式ではレジスタ操作時無効処理（register renaming）あったり、「nops」と呼ばれ空演算命令種別存在しないこと指摘しています。「FP instructions」「AES de/encryption operations」「numerical conversions of the vcvt* family」「double-precision FP multiplications」等特定種別命令系列不安定測定値観測事象記録有無明言しています。「movs 命令形式中64-bit immediate into a GPR 操作型号不安定測定値観測事象記録有無明言しています。（略）8 種別命令系列除外後残存指示系列数2323件残っておりそれ中691件ブロックインストラクショントランケイト表示します。（略）"