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安腾处理器中多级分支预测机制
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2009-08-21
kmno4
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分支预测技术可消除分支指令之后损失的周期，防止流水线断流。高比率
的分支预测精确度是高性能微处理器性能的保证。本文详细分析了安腾处理器
（Itanium）多级分支预测机制，并研究了每级预测器的具体实现。
关键词: 分支预测 安腾处理器
频繁的分支指令改变了程序的正常控制流，制约了指令并行性的开发，而且这种
性能损失对于宽发射深流水结构的高性能处理器来说更为严重，所以必须采取一种有
效的措施来解决上述瓶颈。在EPIC 体系结构中使用了判断执行技术来消除分支指令
及其带来的影响，但判断执行技术不能去除全部的分支指令，只能去除部分分支指令
——if 分支指令。针对无法消除的分支指令，为了减小对性能的影响，EPIC 延用了传
统体系结构中的处理方式，使用分支预测技术。
分支预测技术是指在分支条件计算出来之前对分支执行路径进行猜测的过程。如
果猜测结果正确将会减少处理器停顿、提高性能。对于分支预测来说，目标就是提高
预测率，尽可能地减少误预测及其开销。本文以第一个商业可得的EPIC 指令系统体
系结构——IA-64 为背景，以IA-64 的第二代处理器芯片ItaniumⅡ为基础，详细分析
了多级分支预测结构在提高预测率、减少误预测的开销方面的技术思路。
的分支预测精确度是高性能微处理器性能的保证。本文详细分析了安腾处理器
（Itanium）多级分支预测机制，并研究了每级预测器的具体实现。
关键词: 分支预测 安腾处理器
频繁的分支指令改变了程序的正常控制流，制约了指令并行性的开发，而且这种
性能损失对于宽发射深流水结构的高性能处理器来说更为严重，所以必须采取一种有
效的措施来解决上述瓶颈。在EPIC 体系结构中使用了判断执行技术来消除分支指令
及其带来的影响，但判断执行技术不能去除全部的分支指令，只能去除部分分支指令
——if 分支指令。针对无法消除的分支指令，为了减小对性能的影响，EPIC 延用了传
统体系结构中的处理方式，使用分支预测技术。
分支预测技术是指在分支条件计算出来之前对分支执行路径进行猜测的过程。如
果猜测结果正确将会减少处理器停顿、提高性能。对于分支预测来说，目标就是提高
预测率，尽可能地减少误预测及其开销。本文以第一个商业可得的EPIC 指令系统体
系结构——IA-64 为背景，以IA-64 的第二代处理器芯片ItaniumⅡ为基础，详细分析
了多级分支预测结构在提高预测率、减少误预测的开销方面的技术思路。
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