函數總是返回1

Question

我正在嘗試編寫一個簡單的分支預測變量，它應根據存儲在int中的歷史記錄輸出TAKEN（1）或NOT_TAKEN（0）。 但是，它始終輸出TAKEN而不是動態更改預測。

#define PHT_CTR_MAX  3
#define PHT_CTR_INIT 2

class PREDICTOR{

  private:
    UINT32  counter;

  public:

    PREDICTOR(void);

    bool    GetPrediction(UINT64 PC);  
    void    UpdatePredictor(UINT64 PC, OpType opType, bool resolveDir, bool predDir, UINT64 branchTarget);
};



PREDICTOR::PREDICTOR(void){
  counter = PHT_CTR_INIT;
}


bool   PREDICTOR::GetPrediction(UINT64 PC){
  if(counter > (PHT_CTR_MAX/2)){ 
    return TAKEN;
  }else{
    return NOT_TAKEN;
  }
}



void  PREDICTOR::UpdatePredictor(UINT64 PC, OpType opType, bool resolveDir, bool predDir, UINT64 branchTarget){

  if(resolveDir == TAKEN){
      SatIncrement(counter, PHT_CTR_MAX);
  }else{
      SatDecrement(counter);
  }
}

PREDICTOR :: PREDICTOR用於“構建”預測變量（創建數組，設置初始值...），它從一開始就被調用。

PREDICTOR :: GetPrediction應該返回TAKEN（當計數器= 3或2時）或NOT_TAKEN（當計數器= 0或1時）。

在GetPrediction之后調用PREDICTOR :: UpdatePredictor。 它通過resolveDir更新預測變量-resolveDir是分支的實際方向。 如果resolveDir = 1，它將使計數器飽和增加（飽和意味着它永遠不會超過PHT_CTR_MAX）。 如果resolveDir = 0，則計數器遞減。

盡管此預測變量確實很簡單，但它不起作用。 它拋出的結果與我剛剛執行GetPrediction {return TAKEN}完全相同，這顯然是錯誤的。 我的編碼技能不是很出色，所以我可能做錯了一些事情-可能是在GetPrediction或UpdatePredictor函數中。

這是一個可以正常工作的預測變量示例，盡管這有點復雜：

#define PHT_CTR_MAX  3
#define PHT_CTR_INIT 2
#define HIST_LEN   17

class PREDICTOR{

  private:
UINT32  ghr;           // global history register
UINT32  *pht;          // pattern history table
UINT32  historyLength; // history length
UINT32  numPhtEntries; // entries in pht 

public:

  PREDICTOR(void);
   bool    GetPrediction(UINT64 PC);  
   void    UpdatePredictor(UINT64 PC, OpType opType, bool resolveDir, bool predDir, UINT64 branchTarget);



PREDICTOR::PREDICTOR(void){

  historyLength    = HIST_LEN;
  ghr              = 0;
  numPhtEntries    = (1<< HIST_LEN);


    pht = new UINT32[numPhtEntries];

    for(UINT32 ii=0; ii< numPhtEntries; ii++){
    pht[ii]=PHT_CTR_INIT; 
}
}

bool   PREDICTOR::GetPrediction(UINT64 PC){

  UINT32 phtIndex   = (PC^ghr) % (numPhtEntries);
  UINT32 phtCounter = pht[phtIndex];


  if(phtCounter > (PHT_CTR_MAX/2)){ 
    return TAKEN; 
  }
  else{
    return NOT_TAKEN; 
  }
  }


void  PREDICTOR::UpdatePredictor(UINT64 PC, OpType opType, bool resolveDir, bool predDir, UINT64 branchTarget){

  UINT32 phtIndex   = (PC^ghr) % (numPhtEntries);
  UINT32 phtCounter = pht[phtIndex];

  if(resolveDir == TAKEN){
    pht[phtIndex] = SatIncrement(phtCounter, PHT_CTR_MAX);
  }else{
    pht[phtIndex] = SatDecrement(phtCounter);
  }

  // update the GHR
   ghr = (ghr << 1);

   if(resolveDir == TAKEN){
   ghr++; 
   }
 }

該預測器的工作方式與我的簡單預測器相同，不同之處在於它使用的是一組計數器而不是單個計數器。 調用GetPrediction時，將通過與PC（當前分支的地址）進行XOR運算的resolveDir（分支歷史記錄，全局歷史記錄寄存器或ghr）的后17位對數組進行索引。 這將從數組中選擇適當的計數器，然后將其用於進行預測。 UpdatePredictor以相同的方式工作，對數組建立索引，然后選擇計數器。 計數器使用來自resolveDir的信息更新。 最后，全局歷史記錄緩沖區（ghr，分支歷史記錄，稱為所需的名稱）也將更新。

SatIncrement和SatDecrement函數的代碼：

static inline UINT32 SatIncrement(UINT32 x, UINT32 max)
{
  if(x<max) return x+1;
  return x;
}

static inline UINT32 SatDecrement(UINT32 x)
{
  if(x>0) return x-1;
  return x;
}

感謝幫助。

Answer 1

代碼無法按預期工作的原因是SatIncrement和SatDecrement會按值獲取參數並返回新值，然后必須將其重新分配給應該遞增/遞減的變量。

SatIncrement(counter, PHT_CTR_MAX);

將傳遞counter的值，但不會修改counter本身。 不使用帶有新值的返回值，因此該行實際上不執行任何操作。 SatDecrement(counter);也是如此SatDecrement(counter); 。

因此，分支預測變量永遠不會更改狀態，並且始終返回相同的預測。

通過遵循其他代碼示例對其進行修復：

counter = SatIncrement(counter, PHT_CTR_MAX);

和

counter = SatDecrement(counter);

---

鑒於這是一種練習，您可能無法更改SatIncrement和SatDecrement ，但是在實踐中，可能會讓這些函數按引用進行參數傳遞，以便它們可以直接修改傳遞的變量，從而避免在調用站點重復counter ：

static inline void SatIncrement(UINT32& x, UINT32 max)
{
  if(x<max) x++;
}

如果選擇了原始簽名，則由於C ++ 17，可以在函數中添加[[nodiscard]]屬性，以使編譯器在不使用返回值的情況下顯示警告：

[[nodiscard]] static inline UINT32 SatIncrement(UINT32 x, UINT32 max)
{
  if(x<max) return x+1;
  return x;
}

它將在這里警告您，並使問題更加明確。