分支预测数据在哪里/如何存储？

Question

我一直在想，预测数据存储在何处/如何？有限制吗？它只是最近的分支机构吗？我主要关心的是英特尔架构，但任何我可以学习的任何架构都会受到赞赏。

Answer 1

某处在处理器内部。究竟做什么取决于处理器。

在一个非常简单的情况下，您可能需要4096位的分支预测数据。然后，对于每个分支，都采用分支地址的最后12位，从而得到4096个不同的值，并将其作为分支预测数据的索引。由于您只有一个数据位，因此您只需存储最后一个分支是否被占用。

优点是它非常便宜。缺点是两个分支完全相距4096字节使用表中的相同条目。因此，如果您的代码始终执行这两个分支，并且一个总是被采用而另一个从未被采用，则分支预测相当糟糕。

某些处理器每个分支使用两位意思是“强烈采取”，“采取”，“未采取”，“强烈未采取”。每次分支采取预测走向“强大”，如果分支不采取它走向“强不采取”。如果分支通常是罕见的例外，这会更好。

一些处理器不仅仅使用分支地址的最后12位或更多位，但它们混合在一起，不管是否说最后四个分支都被占用了。假设你有代码

if (x >= 0) { ... } 
if (x <= 0) { ... } 

x很少是0，但是非常随机的正面或负面。那么第一个分支很难预测，但第二个分支在第一个分支被采用后从未被采用，并且如果第一个分支未被采用则总是被采用。通过混合这些信息，可以在分支预测表中为第二个分支使用两个条目，但即使分支是随机采集或不采集，第二个分支的预测也是非常准确的。

您总是会遇到问题：分支预测表中的相同条目将用于多个分支;你只是住在那。 （做任何聪明的事情都需要太多的存储空间，我们每分支预测使用1或2位，所以我们可以拥有很少的存储空间的大型表）。