相关分支预测

Question

我有一个与相关预测因子相关的练习，它指出以下几点：

答:贝兹·R1，D
…
D:贝兹·R1，F
…
F:不是R1的R1

预测工作如下

>

获取当前指令

如果是分支，则确定预测器的当前状态并预测分支：

a.row 由分支地址确定（在本例中为 A 或 D） b.
列由当前全局移位寄存器确定
c.使用单元格中的值确定来自状态机的预测（当前状态保存在单元格中）

执行分支，并确定实际决策（已采取：1，未采取：0）：

a、 基于当前状态和实际决策更新单元
b。更新全局移位寄存器（向左移位并向右添加实际决策位）

转到步骤1

这是解题练习

我理解这个方案，知道2位预测器意味着更少的错误，但我无法解决这个问题，我很难找到解决方案，任何帮助将不胜感激。

Answer 1

这是Agner Fog的微架构论文（第15页）中简要描述的具有全局历史表的两级自适应预测器的变体。

在此变体中，历史寄存器在所有分支之间共享，但模式历史记录表是分支¹ 的本地。

最后n个（n=2，在您的情况下）分支的结果被记住（0=未取，1=已取），按时间顺序从左到右排序，形成一个n位的值，该值与分支地址²一起用于索引2位饱和计数器的表。

如果执行分支，则每个计数器递增，否则递减（这是规范实现，任何4状态FSA都可以）
每个计数器值的含义是：

00b (0) Strongly not taken
01b (1) Weakly not taken
10b (2) Weakly taken
11b (3) Strongly taken

饱和意味着3 1(再次采用强采用的分支)= 3和0-1(再次不采用强不采用的分支)= 0，而寄存器上的运算通常是模2ⁿ。

在您的练习中，假设是：

模式历史表
1. 以二维表的形式给出，其中行对应于分支的完整地址，列对应于全局历史寄存器的值。
2. 所有计数器都以状态 01b 开始（弱不采用）。
3. 复位时的全局历史记录寄存器为 00b。
4. R1 在开头为 0。

让我们只看第一次迭代。

第一次迭代

指令是BEQZ R1，D（显然是一个分支），它的地址是A。
由于 R1 为 0，因此分支将被采用（朝向 D）。
索引到全局历史记录为 00b 且地址为 A 的表中，会给我们计数器值 01b（弱未采用），因此不会进行预测。

一旦CPU执行了分支并刷新了预测错误的阶段，就必须更新该表。< br >由于执行了分支，计数器从01b递增到10b。< br >最后，由于执行了分支，全局历史从00b变为01b(从右侧移入1)。

请注意，黄色突出显示的条目是在执行相应指令时读取的条目，而绿色条目是由先前预测更新的条目。

因此，要查看计数器值已递增，您必须查看下一行。

由于执行了分支，CPU处于D（BEQZ R1，F），这与之前完全相同，只有全局历史寄存器的值为01b。

执行此指令后，CPU 处于 F，因此 R1 变为 111..11b（解决方案仅将其指示为 1），并且重新执行上述两个分支。

¹这是一个简化，表几乎总是缓存。对于可以找到分支的每个可能的内存地址，输入一个条目是不切实际的。

²部分地址用作缓存中的索引，一旦选择了一个集合，该地址将再次与该集合的每种方式的标签进行比较。