CPUの分岐予測

最終更新日 2023年12月24日

基礎

CPUの分岐予測とは、パイプライン処理の効率を上げるために分岐先を予測し、分岐が発生する前に分岐先の命令をパイプラインに流す技術です。ブンキヨソクと読みます。

パイプライン

パイプラインとは、命令の特定の処理を専門に行うユニットを複数並べ、流れ作業のように各ユニットが専門の処理を行い終わったら次の命令の専門の処理を行い、各ユニットの待機時間をなくして性能を向上させることです。

命令の処理には、命令を読み込む(フェッチ)、命令を解釈する(デコード)、命令を実行する(エグゼキューション)、命令の実行結果を書き込む(ライトバック)があります。以降では()内の呼び方を使用します。

分岐予測の例

ライトバックまで終わり分岐が発生し、分岐先からフェッチを始めるとパイプラインによる性能向上がありません。そこで分岐予測では、分岐が発生する前に分岐先を予測し、分岐先のフェッチを始めます。これでパイプラインによる性能向上があります。ただし、分岐先の予測が外れると、分岐が発生後に分岐先からフェッチを始めるので、パイプラインによる性能向上がありません。

・分岐予測 - 意味・説明・解説 : ASCII.jpデジタル用語辞典(2008/10/07更新記事)

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