114081Sjavier.bueno@metempsy.com/*
214081Sjavier.bueno@metempsy.com * Copyright 2019 Texas A&M University
314081Sjavier.bueno@metempsy.com *
414081Sjavier.bueno@metempsy.com * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
514081Sjavier.bueno@metempsy.com * modification, are permitted provided that the following conditions are met:
614081Sjavier.bueno@metempsy.com *
714081Sjavier.bueno@metempsy.com * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice,
814081Sjavier.bueno@metempsy.com *    this list of conditions and the following disclaimer.
914081Sjavier.bueno@metempsy.com *
1014081Sjavier.bueno@metempsy.com * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice,
1114081Sjavier.bueno@metempsy.com *    this list of conditions and the following disclaimer in the documentation
1214081Sjavier.bueno@metempsy.com *    and/or other materials provided with the distribution.
1314081Sjavier.bueno@metempsy.com *
1414081Sjavier.bueno@metempsy.com * 3. Neither the name of the copyright holder nor the names of its
1514081Sjavier.bueno@metempsy.com *    contributors may be used to endorse or promote products derived from this
1614081Sjavier.bueno@metempsy.com *    software without specific prior written permission.
1714081Sjavier.bueno@metempsy.com *
1814081Sjavier.bueno@metempsy.com *  THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
1914081Sjavier.bueno@metempsy.com *  "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
2014081Sjavier.bueno@metempsy.com *  LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR
2114081Sjavier.bueno@metempsy.com *  A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT
2214081Sjavier.bueno@metempsy.com *  HOLDER OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
2314081Sjavier.bueno@metempsy.com *  SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
2414081Sjavier.bueno@metempsy.com *  LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
2514081Sjavier.bueno@metempsy.com *  DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
2614081Sjavier.bueno@metempsy.com *  THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
2714081Sjavier.bueno@metempsy.com *  (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
2814081Sjavier.bueno@metempsy.com *  OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
2914081Sjavier.bueno@metempsy.com *
3014081Sjavier.bueno@metempsy.com *  Author: Daniel A. Jiménez
3114081Sjavier.bueno@metempsy.com *  Adapted to gem5 by: Javier Bueno Hedo
3214081Sjavier.bueno@metempsy.com *
3314081Sjavier.bueno@metempsy.com */
3414081Sjavier.bueno@metempsy.com
3514081Sjavier.bueno@metempsy.com/*
3614081Sjavier.bueno@metempsy.com * Multiperspective Perceptron Predictor with TAGE (by Daniel A. Jiménez)
3714081Sjavier.bueno@metempsy.com * 64 KB version
3814081Sjavier.bueno@metempsy.com */
3914081Sjavier.bueno@metempsy.com
4014081Sjavier.bueno@metempsy.com#include "cpu/pred/multiperspective_perceptron_tage_64KB.hh"
4114081Sjavier.bueno@metempsy.com
4214081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::MPP_StatisticalCorrector_64KB(
4314081Sjavier.bueno@metempsy.com    const MPP_StatisticalCorrector_64KBParams *p)
4414081Sjavier.bueno@metempsy.com  : MPP_StatisticalCorrector(p),
4514081Sjavier.bueno@metempsy.com    numEntriesSecondLocalHistories(p->numEntriesSecondLocalHistories),
4614081Sjavier.bueno@metempsy.com    numEntriesThirdLocalHistories(p->numEntriesThirdLocalHistories),
4714081Sjavier.bueno@metempsy.com    snb(p->snb),
4814081Sjavier.bueno@metempsy.com    logSnb(p->logSnb),
4914081Sjavier.bueno@metempsy.com    sm(p->sm),
5014081Sjavier.bueno@metempsy.com    tnb(p->tnb),
5114081Sjavier.bueno@metempsy.com    logTnb(p->logTnb),
5214081Sjavier.bueno@metempsy.com    tm(p->tm)
5314081Sjavier.bueno@metempsy.com{
5414081Sjavier.bueno@metempsy.com    initGEHLTable(snb, sm, sgehl, logSnb, ws, -1);
5514081Sjavier.bueno@metempsy.com    initGEHLTable(tnb, tm, tgehl, logTnb, wt, -1);
5614081Sjavier.bueno@metempsy.com}
5714081Sjavier.bueno@metempsy.com
5814081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::SCThreadHistory*
5914081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::makeThreadHistory()
6014081Sjavier.bueno@metempsy.com{
6114081Sjavier.bueno@metempsy.com    MPP_SCThreadHistory *sh = new MPP_SCThreadHistory();
6214081Sjavier.bueno@metempsy.com
6314081Sjavier.bueno@metempsy.com    sh->setNumOrdinalHistories(3);
6414081Sjavier.bueno@metempsy.com    sh->initLocalHistory(1, numEntriesFirstLocalHistories, 4);
6514081Sjavier.bueno@metempsy.com    sh->initLocalHistory(2, numEntriesSecondLocalHistories, 5);
6614081Sjavier.bueno@metempsy.com    sh->initLocalHistory(3, numEntriesThirdLocalHistories, 3);
6714081Sjavier.bueno@metempsy.com
6814081Sjavier.bueno@metempsy.com    return sh;
6914081Sjavier.bueno@metempsy.com}
7014081Sjavier.bueno@metempsy.com
7114081Sjavier.bueno@metempsy.com
7214081Sjavier.bueno@metempsy.comvoid
7314081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::getBiasLSUM(Addr branch_pc,
7414081Sjavier.bueno@metempsy.com        StatisticalCorrector::BranchInfo* bi, int &lsum) const
7514081Sjavier.bueno@metempsy.com{
7614081Sjavier.bueno@metempsy.com    int8_t ctr = bias[getIndBias(branch_pc, bi, false /* unused */)];
7714081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += 2.09 * ctr;
7814081Sjavier.bueno@metempsy.com    ctr = biasSK[getIndBiasSK(branch_pc, bi)];
7914081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += 2.08 * ctr;
8014081Sjavier.bueno@metempsy.com}
8114081Sjavier.bueno@metempsy.com
8214081Sjavier.bueno@metempsy.comint
8314081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::gPredictions(ThreadID tid, Addr branch_pc,
8414081Sjavier.bueno@metempsy.com        StatisticalCorrector::BranchInfo* bi, int & lsum, int64_t phist)
8514081Sjavier.bueno@metempsy.com{
8614081Sjavier.bueno@metempsy.com    MPP_SCThreadHistory *sh = static_cast<MPP_SCThreadHistory *>(scHistory);
8714081Sjavier.bueno@metempsy.com    unsigned int pc = branch_pc;
8814081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += gPredict((pc << 1) + bi->predBeforeSC, sh->globalHist << 11,
8914081Sjavier.bueno@metempsy.com                      gm, ggehl, gnb, logGnb, wg);
9014081Sjavier.bueno@metempsy.com
9114081Sjavier.bueno@metempsy.com    // Local History #1
9214081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += 2.02 * gPredict(branch_pc, sh->getLocalHistory(1, branch_pc),
9314081Sjavier.bueno@metempsy.com                            lm, lgehl, lnb, logLnb, wl);
9414081Sjavier.bueno@metempsy.com    if (sh->getLocalHistory(1, branch_pc) == 2047) lsum += 4;
9514081Sjavier.bueno@metempsy.com    if (sh->getLocalHistory(1, branch_pc) == 0) lsum -= 4;
9614081Sjavier.bueno@metempsy.com
9714081Sjavier.bueno@metempsy.com    // Local History #3
9814081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += gPredict(branch_pc, sh->getLocalHistory(3, branch_pc) << 11,
9914081Sjavier.bueno@metempsy.com                     tm, tgehl, tnb, logTnb, wt);
10014081Sjavier.bueno@metempsy.com
10114081Sjavier.bueno@metempsy.com    // Local History #2
10214081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += gPredict(branch_pc, sh->getLocalHistory(2, branch_pc),
10314081Sjavier.bueno@metempsy.com                     sm, sgehl, snb, logSnb, ws);
10414081Sjavier.bueno@metempsy.com
10514081Sjavier.bueno@metempsy.com    lsum += gPredict(branch_pc, sh->getHistoryStackEntry(),
10614081Sjavier.bueno@metempsy.com                     pm, pgehl, pnb, logPnb, wp);
10714081Sjavier.bueno@metempsy.com
10814081Sjavier.bueno@metempsy.com    int thres = pUpdateThreshold[getIndUpd(branch_pc)];
10914081Sjavier.bueno@metempsy.com
11014081Sjavier.bueno@metempsy.com    return thres;
11114081Sjavier.bueno@metempsy.com}
11214081Sjavier.bueno@metempsy.com
11314081Sjavier.bueno@metempsy.comvoid
11414081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::gUpdates(ThreadID tid, Addr pc, bool taken,
11514081Sjavier.bueno@metempsy.com        StatisticalCorrector::BranchInfo* bi, int64_t phist)
11614081Sjavier.bueno@metempsy.com{
11714081Sjavier.bueno@metempsy.com    MPP_SCThreadHistory *sh = static_cast<MPP_SCThreadHistory *>(scHistory);
11814081Sjavier.bueno@metempsy.com
11914081Sjavier.bueno@metempsy.com    gUpdate((pc << 1) + bi->predBeforeSC, taken, sh->globalHist << 11,
12014081Sjavier.bueno@metempsy.com            gm, ggehl, gnb, logGnb, wg, bi);
12114081Sjavier.bueno@metempsy.com
12214081Sjavier.bueno@metempsy.com    gUpdate(pc, taken, sh->getLocalHistory(1, pc),
12314081Sjavier.bueno@metempsy.com            lm, lgehl, lnb, logLnb, wl, bi);
12414081Sjavier.bueno@metempsy.com
12514081Sjavier.bueno@metempsy.com    gUpdate(pc, taken, sh->getLocalHistory(2, pc),
12614081Sjavier.bueno@metempsy.com            sm, sgehl, snb, logSnb, ws, bi);
12714081Sjavier.bueno@metempsy.com
12814081Sjavier.bueno@metempsy.com    gUpdate(pc, taken, sh->getLocalHistory(3, pc) << 11,
12914081Sjavier.bueno@metempsy.com            tm, tgehl, tnb, logTnb, wt, bi);
13014081Sjavier.bueno@metempsy.com
13114081Sjavier.bueno@metempsy.com    gUpdate(pc, taken, sh->getHistoryStackEntry(),
13214081Sjavier.bueno@metempsy.com            pm, pgehl, pnb, logPnb, wp, bi);
13314081Sjavier.bueno@metempsy.com}
13414081Sjavier.bueno@metempsy.com
13514081Sjavier.bueno@metempsy.comvoid
13614081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::scHistoryUpdate(Addr branch_pc,
13714081Sjavier.bueno@metempsy.com        const StaticInstPtr &inst, bool taken,
13814081Sjavier.bueno@metempsy.com        StatisticalCorrector::BranchInfo *bi, Addr corrTarget)
13914081Sjavier.bueno@metempsy.com{
14014081Sjavier.bueno@metempsy.com    int brtype = inst->isDirectCtrl() ? 0 : 2;
14114081Sjavier.bueno@metempsy.com    if (! inst->isUncondCtrl()) {
14214081Sjavier.bueno@metempsy.com        ++brtype;
14314081Sjavier.bueno@metempsy.com    }
14414081Sjavier.bueno@metempsy.com
14514081Sjavier.bueno@metempsy.com    MPP_SCThreadHistory *sh = static_cast<MPP_SCThreadHistory *>(scHistory);
14614081Sjavier.bueno@metempsy.com
14714081Sjavier.bueno@metempsy.com    if (brtype & 1) {
14814081Sjavier.bueno@metempsy.com        sh->globalHist = (sh->globalHist << 1) + taken;
14914081Sjavier.bueno@metempsy.com        sh->updateLocalHistory(2, branch_pc, taken,
15014081Sjavier.bueno@metempsy.com                              (branch_pc ^ (branch_pc >> 4)) & 15);
15114081Sjavier.bueno@metempsy.com        sh->updateLocalHistory(3, branch_pc, taken);
15214081Sjavier.bueno@metempsy.com    }
15314081Sjavier.bueno@metempsy.com    sh->updateHistoryStack(corrTarget, taken, inst->isCall(),
15414081Sjavier.bueno@metempsy.com                           inst->isReturn());
15514081Sjavier.bueno@metempsy.com
15614081Sjavier.bueno@metempsy.com    StatisticalCorrector::scHistoryUpdate(branch_pc, inst, taken, bi,
15714081Sjavier.bueno@metempsy.com                                          corrTarget);
15814081Sjavier.bueno@metempsy.com}
15914081Sjavier.bueno@metempsy.com
16014081Sjavier.bueno@metempsy.comsize_t
16114081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB::getSizeInBits() const
16214081Sjavier.bueno@metempsy.com{
16314081Sjavier.bueno@metempsy.com    size_t bits = 16; //global histories
16414081Sjavier.bueno@metempsy.com
16514081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += (1 << logSizeUp) * pUpdateThresholdWidth;
16614081Sjavier.bueno@metempsy.com
16714081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += scCountersWidth * 2 * (1 << logBias); //2 bias arrays
16814081Sjavier.bueno@metempsy.com
16914081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += (gnb - 2) * (1 << logGnb) * (scCountersWidth - 1) +
17014081Sjavier.bueno@metempsy.com            (1 << (logGnb - 1)) * (2 * scCountersWidth - 1);
17114081Sjavier.bueno@metempsy.com
17214081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += (pnb - 2) * (1 << logPnb) * (scCountersWidth - 1) +
17314081Sjavier.bueno@metempsy.com            (1 << (logPnb - 1)) * (2 * scCountersWidth - 1);
17414081Sjavier.bueno@metempsy.com
17514081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += (lnb - 2) * (1 << logLnb) * (scCountersWidth - 1) +
17614081Sjavier.bueno@metempsy.com            (1 << (logLnb - 1)) * (2 * scCountersWidth - 1);
17714081Sjavier.bueno@metempsy.com
17814081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += numEntriesFirstLocalHistories * lm[0];
17914081Sjavier.bueno@metempsy.com
18014081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += (snb - 2) * (1 << logSnb) * (scCountersWidth - 1) +
18114081Sjavier.bueno@metempsy.com            (1 << (logSnb - 1)) * (2 * scCountersWidth - 1);
18214081Sjavier.bueno@metempsy.com
18314081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += numEntriesSecondLocalHistories * sm[0];
18414081Sjavier.bueno@metempsy.com
18514081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += (tnb - 2) * (1 << logTnb) * (scCountersWidth - 1) +
18614081Sjavier.bueno@metempsy.com            (1 << (logTnb - 1)) * (2 * scCountersWidth - 1);
18714081Sjavier.bueno@metempsy.com
18814081Sjavier.bueno@metempsy.com    /* tm[0] is artificially increased by 11 to accomodate IMLI */
18914081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += numEntriesThirdLocalHistories * (tm[0] - 11);
19014081Sjavier.bueno@metempsy.com
19114081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += 16 * 16; // History stack
19214081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += 4;       // History stack pointer
19314081Sjavier.bueno@metempsy.com
19414081Sjavier.bueno@metempsy.com    bits += 3 * chooserConfWidth; // 3 chooser counters
19514081Sjavier.bueno@metempsy.com
19614081Sjavier.bueno@metempsy.com    return bits;
19714081Sjavier.bueno@metempsy.com}
19814081Sjavier.bueno@metempsy.com
19914081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KB*
20014081Sjavier.bueno@metempsy.comMPP_StatisticalCorrector_64KBParams::create()
20114081Sjavier.bueno@metempsy.com{
20214081Sjavier.bueno@metempsy.com    return new MPP_StatisticalCorrector_64KB(this);
20314081Sjavier.bueno@metempsy.com}
20414081Sjavier.bueno@metempsy.com
20514081Sjavier.bueno@metempsy.com
20614081Sjavier.bueno@metempsy.comMultiperspectivePerceptronTAGE64KB::MultiperspectivePerceptronTAGE64KB(
20714081Sjavier.bueno@metempsy.com        const MultiperspectivePerceptronTAGE64KBParams *p)
20814081Sjavier.bueno@metempsy.com    : MultiperspectivePerceptronTAGE(p)
20914081Sjavier.bueno@metempsy.com{
21014081Sjavier.bueno@metempsy.com}
21114081Sjavier.bueno@metempsy.com
21214081Sjavier.bueno@metempsy.comvoid
21314081Sjavier.bueno@metempsy.comMultiperspectivePerceptronTAGE64KB::createSpecs()
21414081Sjavier.bueno@metempsy.com{
21514081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new BLURRYPATH(5, 15, -1, 2.25, 0, 6, *this));
21614081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new BLURRYPATH(8, 10, -1, 2.25, 0, 6, *this));
21714081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new RECENCYPOS(31, 3.5, 0, 6, *this));
21814081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new GHISTMODPATH(3, 7, 1, 2.24, 0, 6, *this));
21914081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new MODPATH(3, 20, 3, 2.24, 0, 6, *this));
22014081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new IMLI(1, 2.23, 0, 6, *this));
22114081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new IMLI(4, 1.98, 0, 6, *this));
22214081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new RECENCY(9, 3, -1, 2.51, 0, 6, *this));
22314081Sjavier.bueno@metempsy.com    addSpec(new ACYCLIC(12, -1, -1, 2.0, 0, 6, *this));
22414081Sjavier.bueno@metempsy.com}
22514081Sjavier.bueno@metempsy.com
22614081Sjavier.bueno@metempsy.comMultiperspectivePerceptronTAGE64KB*
22714081Sjavier.bueno@metempsy.comMultiperspectivePerceptronTAGE64KBParams::create()
22814081Sjavier.bueno@metempsy.com{
22914081Sjavier.bueno@metempsy.com    return new MultiperspectivePerceptronTAGE64KB(this);
23014081Sjavier.bueno@metempsy.com}
231