摘要：研究人员开发了一种称为“ SKIA”的新技术，以帮助计算机处理器更好地预测未来的说明并改善计算性能。...

开拓性的工程师和行业专业人员合作时会发生什么？答案可能会改变现代数据中心计算效率的未来。

数据中心房屋并使用大型计算机运行大量数据。通常，处理器无法跟上这项工作量，因为它正在征税，以预测和准备执行指令。这减慢了数据流。因此，当您将问题键入搜索引擎时，答案会产生较慢或无法提供所需的信息。

为了解决这个问题，德克萨斯A＆M大学的研究人员与英特尔，TearComputing和Princeton合作开发了一种名为SKIA的新技术，以帮助计算机处理器更好地预测未来的指示并提高计算性能。

该团队包括电气和计算机工程系教授Paul V. Gratz博士，计算机科学与工程系教授Daniel A.Jiménez博士以及电气和计算机工程系的研究生Chrysanthos Pepi。

格拉茨说：“处理说明已成为现代处理器设计中的主要瓶颈。” “我们开发了一种新技术Skia，以更好地预测接下来会发生什么并减轻瓶颈。”

现代数据中心工作负载的一个常见问题是，指令流（计算机为处理所需的步骤）可能太大或难以处理。 Skia是希腊语的阴影词，不仅可以帮助更好地预测未来的说明，而且可以根据这些信息来改善系统上指令的吞吐量。吞吐量是指每个时间单位完成处理的单位。

格拉茨说：“从餐厅里当服务器方面，请考虑吞吐量。” “您有很多工作要做。您可以完成多少任务，或者每单位时间执行多少个说明？您想要高吞吐量，尤其是用于计算。”

改善吞吐量会导致数据中心的更快性能和更少的功耗。

Gratz补充说：“与指令足迹相关的数据中心工作负载中有新的瓶颈，通过修复这些瓶颈，我们可以使硬件更好地映射并适合于该工作负载。” “如果我们效率提高高达10％，那么一家以前需要在全国范围内建立100个数据中心的公司，现在只需要制造90个数据中心，这是少10个数据中心。这是非常重要的。这些数据中心耗资数百万美元，它们大致消耗了电厂的整个产量的等效性。”

在数据中心，现代处理器通过预测说明并在需要之前检索效率，并依靠一种称为指示指导的系统预摘要（FDIP）来提高效率。 FDIP使用分支预测单元预测和提取说明。

但是，随着数据中心应用程序的增长越来越复杂，当分支目标缓冲区（BTB）有助于监视和说明，故障时，可能会出现问题。这阻碍了FDIP的有效性，导致了不正确的预测和缓存污染。这些错过的分支中的许多，称为“阴影分支”，存在于先前提取的缓存线中，但没有被当前的指令序列使用，并且仍未被编码。

Skia在未使用的字节中识别并解码了这些阴影分支，将它们存储在名为Shadow Branch Buffer的存储区域中，该区域可以与BTB一起访问。

Pepi说：“这项技术有趣的是，将来的大多数说明都已经可用，我们证明Skia具有最小的硬件预算，可以使数据中心更有效，几乎是性能改进的两倍，而与我们观察到的相同数量的存储空间相对于现有硬件添加了相同数量的存储空间。”

他们的发现是“ Skia：揭露影子分支机构”，发表在领先的计算机架构会议之一，即ACM国际对编程语言和操作系统的建筑支持会议上。该团队还前往荷兰，向来自全球的同事介绍他们的工作。

该项目的其他合作者包括普林斯顿大学计算机科学系教授，克里希南·伯德鲁拉（Krishnam Tibrewala），得克萨斯州A＆M计算机科学和工程系的研究生，吉尔斯·波卡姆（Gilles Pokam），英特尔公司（Intel Corporation）的高级首席工程师吉尔斯·波卡（Gilles Pokam），以及Bhargav Reddy Goddy Goddala Godala Godala和Gino Godala和Gino Godala and Giono Chacon and Giono Chacon，高级中央连接组架构师。

这项研究的资金由德克萨斯州A＆M工程官方研究机构得克萨斯A＆M工程实验站（TEES）管理。