什么是CPU分枝預(yù)測和推測執(zhí)行技術(shù)？

什么是分枝預(yù)測和推測執(zhí)行技術(shù)？

?分枝預(yù)測（branch prediction）和推測執(zhí)行（speculation execution）是CPU動(dòng)態(tài)執(zhí)行技術(shù)中的主要內(nèi)容，動(dòng)態(tài)執(zhí)行是目前CPU主要采用的先進(jìn)技術(shù)之一。采用分枝預(yù)測和動(dòng)態(tài)執(zhí)行的主要目的是為了提高CPU的運(yùn)算速度。推測執(zhí)行是依托于分枝預(yù)測基礎(chǔ)上的，在分枝預(yù)測程序是否分枝后所進(jìn)行的處理也就是推測執(zhí)行。

　　由于程序中的條件分枝是根據(jù)程序指令在流水線處理后結(jié)果再執(zhí)行的，所以當(dāng)CPU等待指令結(jié)果時(shí)，流水線的前級電路也處于空閑狀態(tài)等待分枝指令，這樣必然出現(xiàn)時(shí)鐘周期的浪費(fèi)。如果CPU能在前條指令結(jié)果出來之前就能預(yù)測到分枝是否轉(zhuǎn)移，那么就可以提前執(zhí)行相應(yīng)的指令，這樣就避免了流水線的空閑等待，相應(yīng)也就提高了CPU的運(yùn)算速度。但另一方面一旦前指令結(jié)果出來后證明分枝預(yù)測錯(cuò)誤，那么就必須將已經(jīng)裝入流水線執(zhí)行的指令和結(jié)果全部清除，然后再裝入正確指令重新處理，這樣就比不進(jìn)行分枝預(yù)測等待結(jié)果后再執(zhí)行新指令還慢了（所以IDT公司的WIN C6就沒有采用分枝預(yù)測技術(shù)）。這就好象在外科手術(shù)中，一個(gè)熟練的護(hù)士可以根據(jù)手術(shù)進(jìn)展情況來判斷醫(yī)生的需要（象分枝預(yù)測）提前將手術(shù)器械拿在手上（象推測執(zhí)行）然后按醫(yī)生要求遞給他，這樣可以避免等醫(yī)生說出要什么，再由護(hù)士拿起遞給他（醫(yī)生）的等待時(shí)間。當(dāng)然如果護(hù)士判斷錯(cuò)誤，也必須要放下預(yù)先拿的器械再重新拿醫(yī)生需要的遞過去。盡管如此，只要護(hù)士經(jīng)驗(yàn)豐富，判斷準(zhǔn)確率高，那么當(dāng)然就可以提高手術(shù)進(jìn)行速度。

　　因此我們可以看出，在以上推測執(zhí)行時(shí)的分枝預(yù)測準(zhǔn)確性至關(guān)重要！所以通過Intel公司技術(shù)人員的努力，現(xiàn)在的Pentium和Pentium Ⅱ系列CPU的分枝預(yù)測正確率分別達(dá)到了80%和90%，這樣雖然可能會(huì)有20%和10%分枝預(yù)測錯(cuò)誤但平均以后的結(jié)果仍然可以提高CPU的運(yùn)算速度。