Аппаратное прогнозирование переходов и снижение потерь на организацию переходов

Схема данных, используемая для обнаружения конфликтов, связанная со станцией резервирования и буферами загрузки записи. Все устройства за исключением буферов загрузки содержат в каждой строке поле тега. Это поле тега представляет собой четырёх-битовое значение, которое содержит одну из пяти станций резервирова­ния. Поле тегов используется для описания того, какое функциональное устройство будет поставлять результат, нужный в качестве операнда источника. Преимущества схемы Томасуло заключаются в распределении  логики обнаружения конфликтов и в устранении приостановок, связанных с конфликтами запись после записи и запись после чтения. Главный недостаток этого метода заключается в сложности схемы Томасуло, которая требует для своей реализации очень большого объёма аппаратуры. В схеме Томасуло комбинируются две различные мето­дики:

-  Схема переименования регистров

-  Буферизация источников из регистрового файла.

Аппаратное прогнозирование переходов и снижение потерь на организацию переходов. Простеёшей схемой динамического прогнозирования направления условных переходов является буфер прогнозирования условных переходов, который представляет собой небольшую память, адресуемую с помощью младших разрядов команды перехода. Каждая ячейка этой памяти содержит один бит, который говорит о том, был ли предыдущий переход выполняемым или нет. Это простейший вид такого рода буферов. В них отсутствуют теги и они оказываются полезными только для сокращения задержки перехода в случае если эта задержка больше, чем время, необходимое для вычисления значения целевого адреса перехода. Эта схема имеет недостаточную производительность. Поэтому в основном используется схема двухбитового прогноза. В этой схеме прогноз может быть сделан неверно дважды прежде чем он изменит своё значение. точность двухбитовой схемы прогнозирования зависит от того, насколько часто прогноз каждого перехода является правильным и насколько часто строка в буфере прогнозирования соответствует выполняемой команде перехода. По импирическим данным буфер в команде перехода с 4096 строками даёт точность прогноза от 82 до 99 процентов. Однако одного знания точности прогнозов не достаточно для того чтобы определить воздействие переходов на производительность машин, поскольку необходимо учитывать частоту переходов в программе. Точность прогноза увеличивается если учитывается поведение не только того перехода, который мы пытаемся предсказать, но рассматривать также недавнее поведение других команд перехода. Такие схемы прогнозирования называются коррелированными или двухуровневыми схемами прогнозирования.

Предположим, что на стадии выборки команд находится команда перехода, а на следующей стадии она дешифруется. Для сокращения потерь нужно знать какая следующая команда перехода и чему может быть равно следующее значение счётчика адресов команд. специальный аппаратный кэш прогнозирования переходов, который хранит прогнозируемый адрес следующей команды. называется буфером целевых адресов переходов. каждая строка этого буфера включает программный адрес команды перехода. прогнозируемый адрес следующей команды и предисторию команды перехода. Биты предистории представляют собой информацию о выполнении или невыполнении каманды перехода в прошлом. обращение к буферу циеливых адресов перехода производится с помощью текущего значения счётчика команд на этапе выборки очередной команды. Если обнаружено совпадение, то по предистории команды прогнозируется