当分支由流水线简单地处理时，在每个已执行的分支之后，至少会浪费一个周期。这是由于流水线的装配线式惰性造成的。分支之后的指令槽被称为分支延迟槽。延迟槽也可能出现在加载指令之后；这些被定义为加载延迟槽。在传统执行中，分支延迟槽会被浪费。但是，当采用延迟分支时，这些槽至少可以部分使用。延迟分支原理titi+1ti+2ti+3ti+4BbFDEWBAaddFDEWBCsubFDBTAF在图中，它可以将程序段中最初位于分支之前的add指令转移到分支延迟槽中。使用延迟…… 阅读更多

处理器使用各种各样的方法和技术进行分支处理。三种方法提高了分支处理的基本方法。这些方法如下：是否使用分支延迟槽如何处理未解决的条件分支体系结构是否提供表示来防止条件分支。分支处理的基本方法反映了这些问题。根据分支处理如何响应这些问题，它可以确定延迟分支、阻塞和推测性分支处理、多路分支和受保护的执行。第一种方法是是否使用分支延迟槽。简单的分支处理通常会导致一个或两个周期被浪费…… 阅读更多

为了评估和比较不同的分支处理技术，需要一个性能指标。让我们考虑一下在四阶段流水线中执行分支指令的情况，如图所示。如果分支直接处理，分支目标地址 (BTA) 将在 ti+3 周期计算。然后可以在 ti+4 周期获取分支目标指令。因此，与获取分支指令相比，分支目标指令的获取延迟了 3 个周期。这意味着与顺序处理相比，有 2 个周期的惩罚。某种典型情况下分支处理的性能…… 阅读更多

流水线是加速顺序路径上指令执行的一种非常有效的方法。但是，如果分支引入流水线并扰乱顺序处理，除非使用适当的方法，否则流水线的实现将受到严重干扰。它可以指示在流水线中产生分支的问题。让我们假设在流水线中实现无条件分支。当没有特别注意提高适应性时，在传统的 RISC 流水线中实现无条件分支。流水线被认为在四个连续的周期中处理指令，例如，在连续的取指 (F)、解码 (D)、…… 阅读更多

条件分支指令主要用于两种情况。最常见的是，它们用于检查指令的结果是否满足特定条件，例如结果是否等于 0，是否为负数，等等。如果满足指定条件，则控制将转移到程序中的给定位置。另一种常见情况是比较两个操作数，例如询问它们是否相等，然后如果满足指定条件，则转到给定位置。指令集体系结构 (ISA) 检查操作结果（例如…… 阅读更多

计算机程序中的分支是一条指令，它指示设备开始执行多条指令，而不是简单地按顺序执行指令。在高级语言中，这些被定义为流程控制语句，并被内置到语言中。在汇编编程中，分支指令被内置到 CPU 中。分支用于有条件或无条件地将控制转移到程序的指定位置。无条件分支总是被执行。相反，条件分支包含一个条件，因此根据特定条件是真还是假，它要么被执行，要么不被执行。如图所示…… 阅读更多

指令分派的设计空间很复杂。在某些方面，它类似于指令发出，但它还有两个额外的方面，如图所示。分派策略-分派策略可以被认为是一个调度策略，由以下组件组成：选择规则-选择规则指定何时将指令视为可执行。让我们假设使用了重命名，并且未解决的条件转移指令由推测性分支处理来管理。仲裁规则-当有多个指令符合执行条件时，也可能需要仲裁规则，这比…… 阅读更多

搁置是一种高级的发出模式，用于消除由于依赖性引起的发出阻塞。搁置利用放置在每个 EU 前面的专用指令缓冲区，称为搁置缓冲区。搁置的设计空间如图所示。它由以下四个主要组件组成：搁置的范围、使用的搁置缓冲区的布局、操作数获取策略和指令分派方案。搁置范围搁置的范围指定搁置是否仅限于多种指令类型，或者是否对所有指令都执行。部分调度仅在少数超标量处理器中使用…… 阅读更多

VLIW 体系结构VLIW 代表超长指令字。它是一种指令集体系结构，旨在充分利用指令级并行性 (ILP) 以提高性能。中央处理单元处理器允许程序仅指定指令按顺序执行，而 VLIW 处理器允许程序显式地指定并行执行的指令。此设计旨在实现更高的性能，而不会出现某些其他设计中固有的复杂性。VLIW 体系结构与超标量处理器密切相关。两者都旨在通过利用指令级并行性来加速计算。两者具有几乎相同的执行基础，包括多个执行单元…… 阅读更多

奔腾Pro是英特尔x86系列处理器中的旗舰产品。奔腾Pro处理器采用动态执行微架构，例如一组特定的多重分支预测、数据流分析和推测性执行。奔腾Pro处理器采用解耦的12级超流水线实现，以牺牲每个流水级的处理工作量为代价来增加流水级数。奔腾Pro处理器的流水级时间比奔腾处理器减少了33%，这有助于在任何给定的进程中获得更高的时钟频率。奔腾Pro处理器使用的方法消除了传统... 阅读更多