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频繁现场切换条件下转移预测方案的研究 陈智勇 （桂林电子科技大学计算机与控制学院,桂林 541004） 摘 要：在超流水和超标量处理机中转移的误预测是性能降低的主要原因之一。目前许多基于转移历史开发的转移预测 器，由于频繁的现场切换而导致了预测准确度的降低。这篇论文研究的转移预测方案同时采用了转移预测器 LGshare 和 Skew 的思想，在此基础上还使用一个用户 BHR 和一个内核 BHR 代替了两级预测方案中一个公用的全局 BHR。该转移预测 方案不仅很好地解决了转移内相关和转移间相关，而且在现场切换频繁时也能很好地保存和恢复各进程的转移预测信息， 提高了转移预测的准确度。 关键词： 现场切换；转移预测表；转移历史寄存器；进程 中图法分类号：TP302 文献标识码：A 文章编号： A Study of Branch Prediction Scheme in Conditions of Frequent Context Switches Chen Zhi-yong (College of Computer and Control, Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004 China) Abstract：Branch misprediction in one of the important causes of performance degradation in superpipeline and superscalar processors. Most of the existing branch predictors, based on the exploiting of branch history, suffer from prediction accuracy decrease caused by frequent context switches. LGshare and Skew branch predictors are referred in our branch prediction scheme. In addition, it has been used in our branch prediction scheme that a user branch history register(BHR) and a kernel BHR instead of a common global BHR. This branch prediction scheme not only resolving inter-branch correlation and intra-branch correlation, but also saving and restoring branch prediction information of every process with success when context switches are frequent. This branch prediction scheme has improved branch prediction accuracy. Key words： Context switches； Branch prediction table；Branch history register； Process 1 引言 现代处理器的性能依赖于几个因素，最主要的因素之一是转移预测准确度。若发生转移误预测，为 保证程序的正确运行，必须由硬件让已经进入流水线的指令作废，这样将导致流水线断流，从而降低了 计算机系统的性能。在预测准确度方面的一个小的改进将会有效地增强超标量或超流水处理器的性能， 因此，进一步改进转移预测准确度是研究深度流水宽发射体系结构的重要课题。在过去十几年里对此问 题已进行过许多深入细致的研究，比如硬件动态混合机制，基于多部件构造的两级自适应转移预测方案， 均获得了很高的转移预测准确度。在众多的转移预测方案中，二级转移预测器已被广泛应用于商业处理 器中，如 Intel的 P