Skalare Prozessoren - Moderne Prozessorarchitekturen: Prinzipien und ihre Realisierungen - page 144

aktuelle sowie der letzte Zählwert mit Null initialisiert. Als Vorhersagezustand wird
D (disagree) eingetragen.

Bei erneuter Bearbeitung der Schleife muss mit jedem Schleifendurchlauf der aktu-
elle Zählwert über den Addierer (a) inkrementiert werden, und zwar, bis eine
erneute Fehlvorhersage das Schleifenende anzeigt (ein Ereignis was in diesem
Durchgang noch nicht vorhergesagt werden kann). Die Anzahl der gezählten Schlei-
fendurchläufe wird anschließend über die mit b markierte Verbindung in die Spalte
„letzter Zählwert“ eingetragen. Für den nächsten Durchgang ist außerdem der aktu-
elle Zählwert auf Null zurückzusetzen.

PC

Schleifenend-
vorhersagetabelle

Adresse Aktueller

Zählwert

Letzter
Zählwert

Vorhersage-
zustand

Succ

A D adr i N Zustand

b

≡

d

1

Sprungvorhersage

a c

AND XOR

herkömmliche Sprungvorhersage

Bild 2.56. Vorhersage eines Schleifenendes durch Zählen der Schleifendurchläufe

Falls die Schleife ein drittes Mal ausgeführt wird, lässt sich das Schleifenende prin-
zipiell über den Vergleicher c erkennen. Da als Vorhersagezustand jedoch D aktiv
ist, wird das Ergebnis noch nicht verwendet. Erst wenn sich die Vorhersage erneut
bestätigt, wird in den Vorhersagezustand A (agree) gewechselt und mit dem vierten
Schleifendurchlauf über das AND- und XOR-Gatter dafür gesorgt, dass die her-
kömmliche und normalerweise richtige Sprungvorhersage rechtzeitig negiert wird. -
Eine Einheit zur programmiermodellunabhängigen Vorhersage von Schleifenenden
ist z.B. im Pentium M (Banias) als Teil der sog. Centrino Mobiltechnologie von
Intel realisiert [68].

2.2.7 Grenzen der Fließbandverarbeitung

Prozessoren, die in Fließbandtechnik realisiert sind, erreichen einen signifikant
höheren Befehlsdurchsatz als Prozessoren, die nicht in Fließbandtechnik arbeiten.
Dabei gilt: Je mehr Stufen vorhanden sind, desto mehr Befehle lassen sich pro Zeit-
einheit prinzipiell beenden. Allerdings wird hierbei vorausgesetzt, dass keine Kon-
flikte auftreten, die den Verarbeitungsfluss durch das Fließband hemmen, da die
Anzahl der Straftakte i.Allg. mit der Anzahl der Fließbandstufen zunimmt (z.B. ver-
ursacht ein in der zweiten Fließbandstufe ausgeführter, falsch vorhergesagter
bedingter Sprungbefehl einen Straftakt und ein in der zehnten Fließbandstufe ausge-
führter, falsch vorhergesagter bedingter Sprungbefehl neun Straftakte).