OpenRisc-43-or1200 IF模块分析

引言

“满足CPU的运算需求”，是计算机体系结构设计人员必须持续关注的核心议题。为应对这一挑战，通常可采取两种主要策略：其一是依据局部性原理引入缓存机制，以减少指令获取所需的时间；其二是借助多种分支预测技术，从而提升指令获取的准确性。

倘若仅有缓存而缺乏高效的分支预测机制，即便指令获取速度较快，但每次预取的指令均可能错误，无法实现预期效果。

反之，若仅有分支预测而没有缓存支持，尽管每次获取的指令准确无误，但因获取过程耗时较长，同样难以满足需求。

因此，唯有将这两方面协同配合，方能有效提升ALU的运算效率。

“以草为食，产出奶汁”，这句话常用于赞美牛的奉献精神。然而若想使其产出更多奶汁，则必须保证其拥有充足的草料供应。

此前我们已对or1200处理器中的缓存与MMU模块进行了分析，并掌握了缩短指令获取时间的方法。本节将重点介绍or1200处理器中IF（指令获取）模块的相关内容。

转移预测模型构建

众所周知，cache运行的基础在于局部性原理，然而自然规律往往具有平衡性，当程序被赋予局部性特征的同时，也伴随着破坏局部性的因素——分支指令（控制相关指令）。这类控制相关指令会干扰地址的连续性，若程序中存在大量分支指令且缺乏有效的转移预测机制，则在遇到跳转指令时，若先前获取的指令并非最终跳转入口，则需对整个流水线进行重置，这将对CPU的整体运行效率造成显著