Skalare Prozessoren - Moderne Prozessorarchitekturen: Prinzipien und ihre Realisierungen - page 121

Sprungbefehls aus. In Bild 2.42 ist die prinzipielle Struktur einer solchen dreifachen
Sprungvorhersageeinheit dargestellt, die global adaptiv arbeitet (vergleiche Bild
2.35) und somit die Befehlsadressen der Sprungbefehle nicht berücksichtigt.

3

Shift (3) BHR

Sprungentscheidungen

n

a

PHT 1

Sprung-
muster

Vorhersage-
zustand

bp 1

n-1

PHT 2

Sprung-
muster

Vorhersage-
zustand

c

b

bp 2

n-2 PHT 3

Sprung-
muster

Vorhersage-
zustand

bp 3

Bild 2.42. Mehrfach-Sprungvorhersage mit drei Sprungmustertabellen und nachträglicher Auswahl
der Vorhersageergebnisse. Der kritische Pfad durchläuft die Sprungmustertabelle ein einziges Mal

Die im Register BHR befindliche tatsächliche Sprunghistorie wird verwendet, um
die Sprungmustertabelle PHT 1 (pattern history table) zu adressieren und auf diese
Weise die Sprungentscheidung des ersten Sprungbefehls vorherzusagen (bp 1 ). Zur
Vorhersage des zweiten Sprungbefehls muss die Sprunghistorie zunächst gealtert
werden, was hier durch Extraktion der unteren n - 1 Bits aus dem Register BHR
geschieht (a). Die Sprunghistorie wird jedoch nicht durch das Ergebnis der Vorher-
sage des ersten Sprungbefehls ergänzt, sondern zunächst undefiniert belassen, wes-
halb man entsprechend der potentiell möglichen Sprungentscheidungen zwei direkt
aufeinander folgende Einträge der Sprungmustertabelle PHT 2 adressiert (b). Die
nach dem Zugriff erforderliche Auswahl zwischen den Einträgen geschieht durch
den mit c markierten Multiplexer, der dazu mit dem Vorhersageergebnis des ersten
Sprungbefehls (bp 1 ) angesteuert wird.

Die Vorhersage des dritten Sprungbefehls erfolgt auf ähnliche Weise, nur dass nun
die Sprunghistorie um zwei Positionen gealtert wird (es werden die unteren n - 2
Bits des Registers BHR abgegriffen) und in der Sprungmustertabelle PHT 3 aus die-
sem Grund vier statt zwei direkt aufeinander folgende Einträge adressiert werden
müssen (jeweils entsprechend der Sprungfolgen t-t, t-n, n-t und n-n der ersten bei-
den Sprungbefehle). Dementsprechend besitzt der nachgeschaltete Multiplexer auch
vier Eingänge, von denen einer mit Hilfe der Vorhersageergebnisse bp 1 und bp 2 auf
den Ausgang durchgeschaltet wird. Da sich die Sprungmustertabellen zeitgleich
adressieren lassen, wird der kritische Pfad im Vergleich zur einfachen globalen
adaptiven Sprungvorhersage (entsprechend Bild 2.35) nur um die Laufzeiten durch