Assembly 分支预测如何与指令指针交互

据我所知，在处理器管道的开始，指令指针（指向要执行的下一条指令的地址）在抓取后由分支预测器更新，这样就可以在下一个周期中抓取这个新地址

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但是，如果在管道的早期修改了指令指针，这不会影响当前处于执行阶段的指令，这些指令可能依赖于旧的指令指针值吗？例如，在执行

调用时，需要将当前EIP推入堆栈，但在分支预测期间更新指令指针时，这不会受到影响吗？
您似乎假设整个CPU核心只使用一个物理EIP寄存器

这是行不通的，因为每个可能发生异常的指令都需要知道自己的地址。或者，当外部中断到达时，CPU可以决定在任何指令之后为中断提供服务，从而使该指令成为架构EIP。在长模式（x86-64）中，还存在RIP相对寻址模式，因此，
call
不是唯一需要当前程序计数器作为数据的指令

一个简单的流水线CPU可能为每个流水线阶段都有一个EIP

现代超标量无序x86将EIP（或RIP）与每个正在运行的指令相关联（或可能与每个uop相关联）；但多uop指令的所有uop都相互关联，因此指令不能部分失效。）

与体系结构状态的其他部分（如EFLAGS、EAX等）不同，该值在解码后是静态已知的。实际上甚至早于直接值；指令边界在预解码阶段检测（或在L1i缓存中标记），以便多条指令可以并行地馈送到多个解码器

早期提取/解码阶段可能只跟踪16字节或32字节提取块的地址，但在解码之后，我假设内部uop表示中有一个地址字段。对于非分支指令，它可能只是以前的一个小偏移（为了节省空间），因此如果需要它，可以进行计算，但我们在这里深入讨论了实现细节。无序执行保持了指令按程序顺序运行的假象，它们确实按顺序发出和退出（进入/离开内核的无序执行部分）

相关：基于对玩具CPU的研究，做出了类似的错误假设。也没有保存机器代码字节的“当前指令”寄存器。有关OoO/流水线CPU的更多信息，请参见我答案中的更多链接


分支预测必须在块被解码之前工作。i、 考虑到我们刚刚在地址abc获取了一个块，我们需要预测下一步获取哪个块。i、 e.预测必须预测将并行解码的16字节指令块中是否存在跳跃

相关：
现代超标量无序x86是否有一个与每条指令关联的EIP（或RIP）有点误导？我相信执行uop时，
EIP
与任何其他输入寄存器一样，也就是说，使用了
EIP
的微体系结构值。@MargaretBloom:不太可能；它不会存储在寄存器文件中，因为它在解码时对每条指令都是静态已知的，不能作为输出。控件依赖项的处理方式不同于数据依赖项。不过，我确实改写了那句话，因为它听起来与我的意思不完全一样。大多数指令从来都不需要知道它们自己的IP，至少是以有效的方式，所以完全有可能每个指令都不存储地址，但仅在发生中断或异常或其他情况时，以某种不一定快速的方式追溯计算。直接使用IP的指令，如
调用
或rip相关内容，仍然会在解码时间附近填充。正如您所指出的，这涉及到实现细节，我只是猜测。顺便说一句，我认为获取/解码单元必须计算预测的“精确”地址，而不是使用像32字节这样的更大粒度，因为（a）从解码开始，您就需要知道块中的正确偏移量，以便能够正确解码指令，还因为您需要形成正确的连续指令流，并且（b）预测器本身需要实际地址，以便进行下一次预测，因为块中可能有多个分支。所以（a）意味着粗略预测的窗口很小，（b）意味着它可能为零。有可能预测器的行为实际上并不像我在（b）中所建议的那样——也就是说，他们的“最紧密”循环只是在块级别上预测，然后他们细化目标以提供给解码器。这意味着它们会被同一块中具有不同目标和模式的多个分支所愚弄，这些分支可以通过软件进行测试。在许多流水线架构中，程序计数器是假的，软件可以看到的计数器具有正确的值。逻辑使用一些到许多其他指令指针地址来完成真正的繁重工作、一个或多个分支预测计算、用于获取内存的实际指针等。Arm是一个简单的指令，前面有两条指令的程序计数器已经很久没有这样做了，随着预测的深入，管道越来越深。然而，我们仍然有一个r15，它给出了指令集结果中设计的值。像EIP这样的可用（伪）寄存器将具有所用指令集的正确值，而不依赖于用于实际取数的任何锁存或组合地址。