Branch Unit — protsessorda branch, jump, call va return kabi boshqaruv oqimi buyruqlarining sharti hamda nishonini hisoblaydigan bajarish bloki. U haqiqiy natijani oldingi bashorat bilan solishtiradi, program counter uchun to‘g‘ri manzilni beradi va xato bashorat bo‘lsa quvurni tiklashni boshlaydi.
Shartni baholash
Branch condition code bayroqlarini, ikki integer registrni yoki maxsus predikatni tekshirishi mumkin. Signed va unsigned taqqoslash, nol va overflow kombinatsiyalari ISA qoidalariga muvofiq talqin qilinadi. Operand tayyor bo‘lmasa branch issue queue’da ishlab chiqaruvchi natijasini kutadi.
Nishon nisbiy siljishni program counterga qo‘shish, registr qiymatini olish yoki return address’dan foydalanish bilan hosil qilinadi. Bevosita branch nishoni dekodlashda erta ma’lum bo‘lishi, bilvosita nishon esa registr tayyor bo‘lguncha kechikishi mumkin.
Bashoratni tekshirish
Front-end branch bajarilishidan oldin yo‘nalish va nishonni taxmin qiladi. Branch unit haqiqiy natijani aniqlagach predictor bergan yo‘l bilan solishtiradi. Mos kelsa spekulyativ oqim davom etadi. Farq bo‘lsa yoshroq mikrooperatsiyalar flush qilinadi, register rename nazorat nuqtasi tiklanadi va fetch to‘g‘ri manzildan boshlanadi.
Branch unit predictorning tarix jadvali va target buffer’ini yangilash uchun natija yuboradi. Yangilanish qachon va qaysi spekulyativ tarix bilan amalga oshirilishi mikroarxitekturaga bog‘liq. Bekor qilingan yo‘l predictor holatini ifloslantirmasligi yoki tiklash mexanizmi bilan boshqarilishi kerak.
Call va return
Call keyingi manzilni link registr yoki stekka saqlaydi. Return address stack call/return juftlarini bashorat qiladi; branch unit haqiqiy qaytish manzilini tekshiradi. Noodatiy control flow, exception yoki chuqurlikdan oshish RAS mosligini buzib, miss keltirishi mumkin.
Bilvosita branch ko‘p ehtimoliy nishonga ega bo‘lgani sabab target prediction uchun qiyinroq. Virtual dispatch va jump table ish yukida branch unit hamda predictor throughputi muhim cheklovga aylanishi mumkin.
Xavfsizlik va unumdorlik
Noto‘g‘ri bashorat me’moriy natija bermaydi, lekin spekulyativ xotira murojaati yon kanal izini qoldirishi mumkin. Indirect branch cheklovi, predictor tozalash va control-flow integrity turli hujum sathlarini kamaytiradi. Himoya narxi ko‘p control transfer’li kodda sezilishi mumkin.
Branch unit soni va porti bir siklda nechta branch resolve qilinishini cheklaydi. Kompilyator blok joylashuvi, inlining va branchless transformatsiya bilan bosimni kamaytiradi. Har branchni arifmetikaga aylantirish foydali emas; qo‘shimcha ish va uzun data dependency paydo bo‘lishi mumkin.
Erta yechish
Branch’ni pipeline’da ertaroq resolve qilish noto‘g‘ri bashorat jarimasini kamaytiradi, ammo operand forwarding va taqqoslash mantiqini front-endga yaqinlashtiradi. Bu kritik yo‘l va maydon xarajatini oshirishi mumkin. Chuqur yuqori chastotali yadro branch’ni kechroq bajarib, kuchli predictor bilan jarimani yashirishni tanlashi ehtimol.
Bir siklda bir nechta branch fetch qilinsa, ularning o‘zaro tartibi muhim. Eng oldingi olingan branch’dan keyingi baytlar boshqa yo‘lga tegishli. Predictor va fetch aligner bir blok ichidagi bir nechta nishonni to‘g‘ri ustuvorlashtiradi. Branch unit natijasi ham aynan qaysi dinamik nusxaga tegishli ekanini teg orqali bildiradi.
Performance counter resolved branch, misprediction va recovery sikllarini alohida sanashi mumkin. Compiler manba satridagi bitta ifni bir nechta branchga yoki conditional move’ga aylantirgan bo‘lishi sabab tahlil disassembly bilan bog‘lanadi.
Bog‘liq tushunchalar
branch prediction, branch target buffer, return address stack, control hazard, indirect branch, pipeline flush