Back متنبئ فروع Arabic Predictor de salts Catalan Sprungvorhersage German Branch predictor English Predictor de saltos Spanish Siirete ennustamine ET پیشبینیکننده پرش FA Prédiction de branchement French Predizione delle diramazioni Italian 分岐予測 Japanese
Haarautumisen ennakointi (engl. branch prediction) on tietokoneen suorittimen ominaisuus, joka tähtää suorituskyvyn parantamiseen.[1] Jotta käskykannan liukuhihna toimii tehokkaasti on sen vaiheet pidettävä täytettyinä.[1]
Haarautumisen ennakointi pyrkii ennakoimaan miten ehtolause tai toistorakenne tullaan suorittamaan ja parhaassa tapauksessa liukuhihna pysyy täytenä.[1][2] Pidemmällä liukuhihnalla väärin ennakoinnin kustannus seuraa syvemmällä liukuhihnan vaiheessa.[2]
Toistorakenteet yleensä suoritetaan useita kertoja ja taaksepäin suuntautuvat haarat yleensä suoritetaan.[2] Yksinkertaisin ennakointi katsoo haaran suunnan ja ennakoi taaksepäin suuntautuvan suorittamisen.[2] Tätä kutsutaan staattiseksi haaran ennakoimiseksi koska se ei riipu ohjelmasuorituksen historiasta.[2]
Eteenpäin suuntautuvat haarat ovat vaikeasti ennakoitavissa tietämättä enempää tietystä ohjelmasta.[2] Tätä varten suorittimet käyttävät dynaamista haaran ennakoimista, jolloin käytetään ohjelmasuorituksen historiaa arvioimisessa kumpi haara suoritetaan.[2] Dynaamista ennakointia varten suorittimet pitävät taulua viimeisistä sadoista (tai tuhansista) haarautumiskäskyistä.[2] Yhden bitin dynaaminen ennakointi muistaa suoritettiinko haara viimeksi ja ennakoi tapahtuuko sama seuraavalla kerralla.[2] Kahden bitin dynaaminen ennakointi sisältää neljä tilaa: vahva suoritus, heikko suoritus, heikko ohitus, vahva ohitus.[2]
Virheellisestä ennakoinnista aiheutuva suorituskykyhaitta voi olla merkittävästi suurempi kuin liukuhihnan uudelleentäyttöön tarvittava aika.[3]
Haarautumisen ennakointiin perustuvaa spekulatiivista suoritusta käytettiin jo IBM 7030 -tietokoneessa.[4]
Spectre-tietoturva-aukko perustuu haarautumisen ennakoinnissa ja spekulatiivisessa suorituksessa olevaan virheeseen.[5]
- ↑ a b c Branch Prediction users.cs.fiu.edu. Viitattu 26.1.2020. (englanniksi)
- ↑ a b c d e f g h i j Harris, David Money & Harris, Sarah L.: Digital Design and Computer Architecture, s. 446–447. (Second Edition) Morgan Kaufmann, 2013. ISBN 978-0-12-394424-5
- ↑ Characterizing the Branch Misprediction Penalty (PDF) users.elis.ugent.be. Viitattu 30.9.2020. (englanniksi)
- ↑ Mark Smotherman: IBM Stretch (7030) -- Aggressive Uniprocessor Parallelism people.cs.clemson.edu. Viitattu 26.1.2020. (englanniksi)
- ↑ James Sanders: Massive Intel CPU flaw: Understanding the technical details of Meltdown and Spectre techrepublic.com. 4.1.2018. Viitattu 24.9.2020. (englanniksi)