Sprungvorhersage in Fließbandprozessoren

Abstract

Eine der wichtigen Techniken zur Steigerung des Befehlsdurchsatzes moderner Prozessoren ist die Fließbandverarbeitung (Pipelining). Sie ermöglich es, die Taktfrequenz eines Prozessors durch das Hinzufügen von Fließbandstufen um ein vielfaches zu erhöhen. Allerdings gibt es hierbei zwei Probleme, die die Maximalzahl der Fließbandstufen in der Realität begrenzen, und zwar die Datenflußkonflikte und die durch Sprungbefehle verursachten Kontrollflußkonflikte. Zu letzteren werden im folgenden Beitrag Techniken beschrieben, mit denen sich die durch Kontrollflußkonflikte verursachten Verzögerungen reduzieren lassen.Summary One of the most important techniques in enhancing the instruction throughput of modern processor architectures, is pipelining. This enables the processor to operate on higher frequencies by increasing the number of pipeline steps. However, there are two major problems, which limit the maximum number of pipeline stages. The first is the data flow conflict, caused by data dependencies. The second is the control flow conflict, resulting if a branch instruction is executed. This paper describes existing methods to reduce the penalty of control flow conflicts.