神马文学网如何在编程中降低分支预测错误的几率 - Duofeng的专栏 - CSDN博客
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/04/29 04:24:03
如何在编程中降低分支预测错误的几率收藏
条件分支是计算机语言最基本的操作之一。不幸的是，由于条件分支打乱了指令流的顺序，它也是处理器最难高效执行的指令之一。分支有时可以在单个时钟周期内完成执行，有时它们需要花费几十个时钟周期。
分支有两种形式：条件分支和非条件分支。条件分支不是跳转到指定的指令（采纳分支，taken branch），就是执行下面的一条指令（分支落空，fall through）。而非条件分支总是跳转到一个新的位置。对直接跳转来说，这个位置是预先知道的；对间接跳转来说，这个位置则要等到执行时才能知道。
为了决定下一条指令，Pentium® 4 和 Pentium M处理器使用分支目标缓冲区（BTB）和分支历史来预测分支的结果。处理器能够正确地预测到大多数分支的结果.
程序员怎样在代码中减少分支预测的错误的产生呢.一个经常被忽略的办法是通过小的修改使分支更容易被预测。由于下面的代码，函数具有非常糟糕的分支预测率。
if (t1 == 0 && t2 == 0 && t3 == 0)
在这个代码中，被&&分隔的每个条件都使用单独的分支指令进行评估。根据随机数值是奇数还是偶数来决定变量t1， t2，t3是0还是1。因此每个变量为0或1的概率为50％。通过检查t1==0，t2==0，和 t3==0 来决定分支是很难预测的。另一方面，如果使用一个分支来代替要实现的3个条件，那么该分支取真的概率为0.125，取假的概率为0.875。这个概率能够导致更好的分支预测概率。通过如下修改的代码，可以更好地利用分支的可预测性。
if ((t1 | t2 | t3) == 0)
改变代码后，执行相应程序显示分支预测率由74.5％上升到92％，执行时间由原来的12.3秒减少到6.2秒。由于分支预测率的大幅改进，程序的运行的时间减少了50％。