Arch: chore
This commit is contained in:
@ -1,6 +1,10 @@
|
||||
#### Определение динамического предсказания ветвлений.
|
||||
|
||||
**Динамическое предсказание ветвлений** - аппаратные схемы, которые динамически предсказывают переходы на основе поведения программы при исполнении, т.е. информация о предыдущих ветвлениях используется, чтобы динамически предсказать исход текущего перехода. ЦП отслеживает выполнение условных переходов в течение работы программы и куда выполнится переход.
|
||||
**Динамическое предсказание ветвлений** - аппаратные схемы, которые динамически предсказывают переходы на основе поведения программы при исполнении, т.е. информация о предыдущих ветвлениях используется, чтобы динамически предсказать исход текущего перехода.
|
||||
|
||||
ЦП отслеживает выполнение условных переходов в течение работы программы и куда выполнится переход.
|
||||
|
||||
Позволяет сократить время простоя за счёт предварительной загрузки и исполнения инструкций, которые должны выполниться после выполнения инструкции условного перехода.
|
||||
|
||||
Прогнозирование ветвлений играет критическую роль, так в большинстве случаев (точность предсказания переходов $\geq 90\%$) позволяет оптимально использовать вычислительные ресурсы процессора.
|
||||
|
||||
|
||||
@ -1,6 +1,7 @@
|
||||
#### Структура ВТВ.
|
||||
|
||||
Эффективное предсказание переходов требует наличие цели перехода на ранней стадии конвейера, можно использовать доп. сумматоры на стадии ID, чтобы цель могла быть выбрана, но будет 1 такт простоя. Проблему решает буфер целей перехода (ВТВ).
|
||||
Эффективное предсказание переходов требует наличие цели перехода на ранней стадии конвейера, можно использовать доп. сумматоры на стадии ID, чтобы цель могла быть выбрана, но будет 1 такт простоя. Проблему решает буфер целей перехода (Branch Target Buffer - ВТВ).
|
||||
|
||||
**ВТВ** - аппаратный механизм, снижающий число тактов простоя при корректно предсказанном переходе до 0.
|
||||
**ВТВ** - буфер целей перехода, доп. набор логики, который располагается на стадии IF и который помогает предсказывать переходы.
|
||||
Цель: переходы без простоев.
|
||||
|
||||
@ -1,26 +1,16 @@
|
||||
#### Алгоритм заполнения и использования ВТВ.
|
||||
|
||||
- **Адрес есть в ВТВ.**
|
||||
|
||||
Берем адрес перехода из буфера. На следующем такте проверяем, выполнился ли переход.
|
||||
|
||||
- **Угадали.**
|
||||
|
||||
Продолжаем выполнение, убираем запись из буфера.
|
||||
|
||||
- **Не угадали.**
|
||||
|
||||
Очищаем эту запись в ВТВ и отбрасываем результаты выполнения.
|
||||
|
||||
Берем адрес перехода из буфера. На следующем такте проверяем, выполнился ли переход.
|
||||
- **Угадали.**
|
||||
Продолжаем выполнение, убираем запись из буфера.
|
||||
- **Не угадали.**
|
||||
Очищаем эту запись в ВТВ и отбрасываем результаты выполнения.
|
||||
- **В таблице ВТВ не нашли наш адрес.**
|
||||
Пытаемся спекулятивно выполнить со следующего адреса.
|
||||
- **Перехода нет**
|
||||
Продолжаем выполнение и результат сохраняется, запись из буфера убирается.
|
||||
- **Переход есть.**
|
||||
Результат отбрасывается, вычисляем новый адрес и на новом такте считываем новый адрес. Информацию о том, что переход состоялся записываем в ВТВ.
|
||||
|
||||
Пытаемся спекулятивно выполнить со следующего адреса.
|
||||
|
||||
- **Перехода нет**
|
||||
|
||||
Продолжаем выполнение и результат сохраняется, запись из буфера убирается.
|
||||
|
||||
- **Переход есть.**
|
||||
|
||||
Результат отбрасывается, вычисляем новый адрес и на новом такте считываем новый адрес. Информацию о том, что переход состоялся записываем в ВТВ.
|
||||
Получается конструкция с запоминанием последнего результата выполнения перехода. Штраф ветвления - 2 такта.
|
||||
|
||||
@ -1,19 +1,18 @@
|
||||
#### Структура РНТ. Алгоритм изменения и использования. Интерференция адресов. Структура ВНТ.
|
||||
#### Структура BНТ. Алгоритм изменения и использования. Интерференция адресов. Структура ВНТ.
|
||||
|
||||
**ВНТ:** Таблица признаков, происходил переход или нет. Хранится выполнение/невыполнение перехода. Берём какое-то число младших бит адреса инструкции, они являются номером записи в ВНТ. Каждая запись ВНТ содержит бит валидности (выполнялось ли ветвление или нет в прошлый раз). Когда мы проверим, выполняется/не выполняется переход, при необходимости обновим запись в ВНТ.
|
||||
|
||||
**ВНТ:** Таблица признаков, происходил переход или нет. Хранится выполнение/невыполнение перехода. Берем какое-то число младших бит адреса инструкции, они являются номером записи в ВНТ. Каждая запись ВНТ содержит бит, индицирующий, выполнялось ли ветвление или нет в прошлый раз. Когда мы проверим, выполняется/не выполняется переход, при необходимости обновим запись в ВНТ.
|
||||
**Простейший метод (одноуровневый):**
|
||||
|
||||
- ВНТ индексируется младшими битами адреса инструкции ветвления.
|
||||
- Каждая запись ВНТ содержит бит индицирующий выполнялось ли ветвление или нет в прошлый раз. 0 - не выполнялось. 1 - выполнялось.
|
||||
- Используемый счетчик (предсказатель) обновляется после обработки инструкции перехода. Увеличить счетчик, если есть переход, уменьшить - если нет перехода.
|
||||
- Каждая запись ВНТ содержит бит валидности выполнялось ли ветвление или нет в прошлый раз. 0 - не выполнялось. 1 - выполнялось.
|
||||
- Используемый счётчик (предсказатель) обновляется после обработки инструкции перехода. Увеличить счётчик, если есть переход, уменьшить - если нет перехода.
|
||||
- Всегда ошибается на первой и последней итерациях цикла.
|
||||
|
||||
**Интерференция** - возникает, когда разные переходы отображаются на один и тот же счетчик (одни и те же младшие биты адреса).
|
||||
Для улучшения точности предсказания используется 2-битовое предсказание:
|
||||
|
||||
- Прогноз должен промахнуться дважды, прежде чем он изменится.
|
||||
Прогноз должен промахнуться дважды, прежде чем он изменится. Поэтому переход в цикле будет предсказан неверно только 1 раз при повторной встрече, вместо 2 раз при 1-битной схеме.
|
||||
|
||||
Поэтому переход в цикле будет предсказан неверно только 1 раз при повторной встрече, вместо 2 раз при 1-битной схеме.
|
||||
**2-битовое предсказание** - частный случай n-битного счетчика с насыщением наращиваемого при выполнении ветвления и уменьшаемого, когда ветвление не выполняется.
|
||||
|
||||
- 2-битовое предсказание - частный случай n-битного счетчика с насыщением наращиваемого при выполнении ветвления и уменьшаемого, когда ветвление не выполняется.
|
||||
- В большинстве случаев используется 2-битный счетчик предсказаний, поскольку наблюдения показывают, что эффективность предсказания 2-битной ВНТ сравнима с эффективностью n-битной.
|
||||
В большинстве случаев используется 2-битный счетчик предсказаний, поскольку наблюдения показывают, что эффективность предсказания 2-битной ВНТ сравнима с эффективностью n-битной.
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user