性能之王還是不進反退，Prescott全
要理解前頁所述的改進，我們就必須首先了解分支預測的一些基本原理。
同大多數(shù)處理器一樣，Prescott處理器的分支預測機構(gòu)可以分為動態(tài)分支預測機構(gòu)以及靜態(tài)分支預測機構(gòu)兩大類，而其中動態(tài)分支預測機構(gòu)由分支目標緩沖（Branch Target Buffer ，以下簡稱BTB）以及預測跳轉(zhuǎn)條件是否滿足的動態(tài)預測機構(gòu)組成：
分支預測原理圖（點擊放大）
圖中可見，BTB與我們熟悉的一級、二級緩存十分類似，只不過緩存的對象不同而已，前者緩存了分支指令及其挑轉(zhuǎn)目標的地址，而后兩者則緩存具體的數(shù)據(jù)或指令。在每一個BTB的條目中，集中存儲了分支指令地址、跳轉(zhuǎn)地址以及分支指令的跳轉(zhuǎn)歷史紀錄。需要注意的是，由于P4對于其分支預測機構(gòu)的細節(jié)一直不愿意做過多的透露，因此其中實際的分支預測機構(gòu)組成狀況，與上圖所表示的結(jié)構(gòu)必然在細節(jié)上存在許多不同之處，但從原理上說，二者是基本相同的。
大致了解了分支預測的原理之后，再回過頭來看Prescott中的分支預測改進狀況，就較好理解了。
◎ 動態(tài)分支預測方面，與其它處理器不太相同，P4處理器在指令預取單元和Tace Cache單元上，各放置了一套BTB機構(gòu)，但兩套BTB機構(gòu)的作用和工作原理是類似的。增加BTB條目數(shù)，能夠紀錄的分支指令數(shù)就越多，當遇上分支指令較密集，分支指令跳轉(zhuǎn)情況變化較復雜的程序時，將體現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。
◎ 此外，由于分支預測指令中的跳轉(zhuǎn)地址有可能使用變量表示，而不是如我們上面舉例的那樣總是5、150這樣的常數(shù)；這種情況我們稱為非直接跳轉(zhuǎn)分支(Indirect Branch)。如果此時仍然使用圖中的機構(gòu)，顯然將造成BTB的頻繁預測失?。▋Υ嬖贐TB中的分支跳轉(zhuǎn)地址可能是不斷變化的）。Intel宣稱在Prescott的動態(tài)分支預測機構(gòu)中加入由Pentiumn M（Banis）中引用的非直接跳轉(zhuǎn)分支預測功能。這樣，就提高了執(zhí)行非直接跳轉(zhuǎn)分支時的預測成功率。
◎ 作為動態(tài)分支預測的一種侯補方案，靜態(tài)分支預測的性能對于處理器來說也具備一定的重要性。靜態(tài)分支預測方面，在過去的P4里，一直奉行以下的原則：
如果分支所跳轉(zhuǎn)的地址為逆向跳轉(zhuǎn)，則靜態(tài)預測為分支跳轉(zhuǎn)成立，執(zhí)行跳轉(zhuǎn)；而如果分支所跳轉(zhuǎn)的地址為正向跳轉(zhuǎn)，則靜態(tài)預測為分支跳轉(zhuǎn)不成立，按照編譯順序讀取下一條指令，下圖表示了這種靜態(tài)策略：
Northwood的靜態(tài)分支預測（點擊放大）
的確，在分支循環(huán)次數(shù)較多的程序中，這樣的靜態(tài)預測方案所得到的預測命中率較高。但是如果遇到的不是循環(huán)用分支語句，如果還這樣預測就不行了。所幸大多數(shù)情況下，分支循環(huán)程序所包含的指令數(shù)目都比較小（意味著循環(huán)跳轉(zhuǎn)的地址偏移量不會很大），因此在Prescott中，Intel在原有的靜態(tài)分支策略中加入了距離判斷算法，僅在所跳轉(zhuǎn)的地址為逆向跳轉(zhuǎn)，且跳轉(zhuǎn)的地址距離分支指令本身的地址偏移量較小時，才執(zhí)行跳轉(zhuǎn)。下圖表示Prescott與舊P4在這方面的區(qū)別：
更智能化的Prescott靜態(tài)分支預測
顯然，這樣的靜態(tài)分支預測辦法顯得比以前所使用的方法更加“智能化“一些。<
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