分支预测答案

【问题标题】：branch prediction分支预测
【发布时间】：2011-02-01 20:48:51
【问题描述】：

考虑单个静态分支的以下实际结果序列。 T 表示已采用分支。 N 表示不采用分支。对于这个问题，假设这是程序中唯一的分支。

T T T N T N T T T N T N T T T N T N

假设使用一位分支历史的两级分支预测器，即一位 BHR。由于程序中只有一个分支，因此如何将 BHR 与分支 PC 连接以索引 BHT 并不重要。假设 BHT 使用一位计数器，并且再次将所有条目初始化为 N。此序列中的哪些分支会被错误预测？使用下表。

现在我不是在问这个问题的答案，而是在这个问题上提供指南和指示。两级分支预测器是什么意思，它是如何工作的？ BHR 和 BHT 代表什么？

【问题讨论】：

【解决方案1】：

在阅读 Agner Fog 在http://www.agner.org/optimize/#manuals 上关于现代 CPU 微架构的文章后，我才真正得到分支预测，具体来说，第三个：http://www.agner.org/optimize/microarchitecture.pdf

如果您想擅长低级编程，您可能应该阅读所有内容。如果您只想知道分支预测器是如何工作的，只需阅读微架构手册中关于分支预测的章节即可。它使用来自过去处理器的真实分支预测器来解释事物的工作原理，从概念上简单的预测器（例如 P1 中的预测器）开始，逐渐添加更多功能，直到您了解当今处理器中的怪物。

【讨论】：

您文章中的哪个分支类型是上面的问题？
这是一个自适应的两级预测器，具有一位本地分支历史记录，就像在 PMMX 及更高版本中一样。
更新：现代英特尔至少从 Haswell（和 AMD Ryzen 2）开始使用 TAGE / ITTAGE 预测器（TAgged GEometric history length predictor），它使用过去的分支历史作为索引的一部分进入预测器表。 danluu.com/branch-prediction 在底部有一个部分。 TAGE 可以“学习”涉及多个分支的非常长的模式，例如重复使用相同数据的 12 元素冒泡排序的所有分支，或解释器中的间接分支。这是一种不同的策略，而不仅仅是对旧策略的进一步扩展，例如拥有本地/全球历史。

【解决方案2】：

Let me wikipedia it for you.

【讨论】：

【解决方案3】：

来自维基百科：Branch predictor

两级自适应预测器记得最后 n 的历史分支的出现并使用一个每个的饱和计数器可能的 2n 个历史模式。

BHR：分支历史寄存器
BHT：分支历史表

在上面链接的文章部分中，对这两个术语进行了简要的解释，没有提及它们的首字母缩略词。

【讨论】：