微处理器分支历史表 微处理器分支历史表是一种用于改善分支预测准确性的硬件结构。它通过记录分支指令的历史行为模式，为分支预测器提供决策依据。 分支历史表的核心原理是记录每个分支指令的近期执行结果。表中每个条目对应一个分支指令，通常用1-2位的饱和计数器来记录状态。当分支发生时，计数器状态会更新：分支成功时计数器递增，分支失败时递减。这种设计基于分支指令往往呈现局部性特征，即近期行为可以预测未来行为。 具体实现时，分支历史表与分支目标缓冲器协同工作。当处理器取指单元遇到分支指令时，首先查询分支目标缓冲器获取预测目标地址，同时查询分支历史表获取该分支的预测状态。历史表中的计数器状态决定了预测方向：高位状态预测分支成功，低位状态预测分支失败。这种简单而高效的机制能够准确预测大多数规律性分支。 现代处理器采用更复杂的全局历史记录机制。除了单个分支的历史，还会记录多个分支指令的全局执行模式。这种设计使用移位寄存器记录最近N个分支的结果，形成全局历史模式。通过将分支地址与全局历史进行哈希运算，可以识别更复杂的分支行为模式，显著提升循环和嵌套分支的预测准确率。 分支历史表的性能优化需要考虑容量与延迟的平衡。较大的表可以记录更多分支历史，但会增加访问延迟。为解决这个问题，现代处理器采用分层预测结构，将频繁访问的分支历史保存在快速的小表中，而完整历史存储在大容量表中。同时，采用路预测等技术减少冲突失效，提高历史信息的利用率。 在超标量处理器中，分支历史表需要支持多个分支指令的并行处理。这通过多端口存储结构和分组设计实现，允许同时更新多个分支的历史状态。此外，还需要考虑推测执行状态下的历史表管理，确保在分支预测错误时能够快速恢复正确的历史状态。