分支预测和性能

Question

我正在阅读一本关于计算机体系结构的书，我在本章中讨论的是分支预测。 有一个小练习，我很难理解它。

考虑以下内部 for 循环

for (j = 0; j < 2; j++)
{
    for (i = 10; i > 0; i = i-1)
        x[i] = x[i] + s
}

-------> 内循环：

L.D       F0, 0(R1)
ADD.D     F4, F0, F2
S.D       F4, 0(R1)
DADDUI    R1, R1, -8
BNE       R1, R3, Loop

假设寄存器F2保存的是标量s，R1保存的是x[10]的地址，R3预计算在i == 0时结束循环；

a) 在采用/未采用之间交替的预测器将如何执行？

---- 由于循环只执行了 2 次，我认为替代预测会损害这种情况下的性能（？） 1 未命中预测。

b) 1 位分支预测缓冲区会提高性能（与 a 相比）吗？假设第一个预测“未采用”，并且没有其他分支映射到该条目。

---- 假设第一个预测“未采用”，如果预测错误，则 1-bit 预测器反转该位。所以它将是 NT/T/T。这是否使它具有与问题 a) 相同的性能？有 1 次未命中预测。

c) 2 位分支预测缓冲区会提高性能（与 a 相比）吗？假设第一个预测“未采用”，并且没有其他分支映射到该条目。

---- 以“未采用”开头的 2 位分支预测。正如我记得两次丢失后的 2 位预测变化一样。所以这个预测会像 NT/NT/T/T 一样。因此，与 a) 相比，它的性能会更差。 1 次预测失败

这是我试图回答这些问题的尝试。如果我的答案是正确/错误，谁能更详细地向我解释？谢谢。

Answer 1

由于循环只执行了 2 次​​p>

你的意思是外循环条件，你没有显示 asm 的那个？我现在只回答部分问题，以防这种混乱是你的主要问题。如果这不是您感到困惑的地方，请发表评论。

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内部循环底部的条件分支执行了 20 次，模式如下：9xT、1xNT、9xT、1xNT。交替预测器大约有 50% 的时间会出错，+/- 20% 取决于它的开始是对还是错。

这是只运行两次的外循环：T,NT。整个内循环运行两次。

根据交替预测是从 T 开始还是从 NT 开始，外部循环分支的预测要么完美，要么非常糟糕。