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[嵌入式]带条件的分支预测(三)

带条件的分支预测,包括方向预测和地址预测,方向预测见《带条件的分支预测(一)和(二)》,预测地址如下:

直接跳转/分支指令的分支目标地址:

需要使用当前的PC值和取回的指令字中的立即数进行加法运算;

间接跳转/分支指令的分支目标地址:

对于间接跳转/分支指令,由于分支的目标地址需要使用寄存器索引的操作数(基地址寄存器)和指令字中的立即数进行加法运算,因此只能在流水线的执行阶段计算出分支的目标地址。 

在现代高速的处理器中,这些都是不可能在一个时钟周期内完成的。在高速的处理器中连续取下一条指令之前,甚至连译码判断当前取到的指令是否属于分支指令都无法及时在一个时钟周期内完成。因此,为了能够连续不断地取指,需要预测分支的目标地址。下面介绍常见三种技术。

分支目标缓冲区(branch target buffer,BTB)技术是指使用容量有限的缓冲区保存最近执行过得分支指令的PC值,以及它们的跳转目标地址。对于后续需要取指的每条PC值,将其与BTB中存储的各个PC值进行比较,如果二者匹配,则预测这是一条分支指令,并使用其存储的跳转目标地址作为预测的跳转地址。

缺点:

(1)BTB容量不能太大,否则面积和时序都无法接受;

(2)对于间接跳转/分支指令的预测效果并不理想。这主要由于间接跳转/分支指令的目标地址

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加:2022-02-05 21:53:26  更:2022-02-05 21:54:24 
 
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