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对于无条件跳转没啥可犹豫的直接跳过去就是了。所谓的预测是针对有条件跳转来说的因为不知道条件成不成立。最简单的统计是根据上一次跳转的结果来预测本次如果上一次跳转啦这一次也预测为跳转否则不跳。
最简单的方法是2位预测法。用2位bit的计数器来记录跳转状态每跳转一次就加1直到加到最大值3就不再加啦如果未跳转就减1直到减到最小值0就不再减了。当遇到跳转指令时如果计数器的值大于1则跳转如果小于等于1则不跳。这只是最简单的分支预测算法cpu中的预测法远比这个复杂不过它们都是从2位预测法发展起来的。
算法有了咱们看看cpu是如何实现预测的。
intel的分支预测部件中用了BTBBranch Target Buffer分支目标缓冲器。其结构见图 BTB中记录着分支指令地址cpu遇到分支指令时先用分支指令的地址在BTB中查找若找到相同地址的指令根据跳转统计信息判断是否把相应的预测分支地址上的指令送上流水线。在真正执行时根据实际分支流向更新BTB中跳转统计信息。
如果BTB中没有相同记录该怎么办呢这时候可以使用Static Predictor静态预测器。为什么称为静态呢这是因为存储在里面预测策略是固定写死的它是经由人们经过大量统计之后根据某些特征总结出来的。比如转移目标的地址若小于当前转移指令的地址则认为转移会发生因为通常循环结构中都用这种转移策略为的是组成循环回路。所以静态预测器的策略是若向上跳转则转移会发生若向下跳转则转移不发生如图 程序在实际执行转移分支指令后再将转移记录录入到BTB。
还记得之前反复强调的重叠吗其实是用在这的。如果分支预测错了也就是说当前指令执行结果与预测的结果不同这也没关系只要将流水线清空就好了。因为处于执行阶段的是当前指令即分支跳转指令。处于“译码”、“取指”的是尚未执行的指令即错误分支上的指令。只要错误分支上的指令还没到执行阶段就可以挽回所以直接清空流水线就是把流水线上错误分支上的指令清掉再把正确分支上的指令加入到流水线只是清空流水线代价比较大。
好啦各位关于微架构这块咱们说到这就够用了咱们当初是想解决代码4-3中第78行的清空流水线的不能偏离目标太远啦。
