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Branch in a Pipeline - Georgia Tech - HPCA: Part 1

3-Second Blueprint (English)

  1. PC-relative conditional branches compare registers in the ALU stage, leaving two intervening clock cycles before the jump outcome is known.
  2. Canceling two speculatively fetched instructions on a mispredicted branch raises its effective cost from one cycle to three pipeline cycles.
  3. Because waiting unconditionally wastes two slots every time, CPUs must predict branch targets during Fetch using only the instruction PC.
5-Stage CPU PipelinePC-Relative BranchingMisprediction PenaltySpeculative Fetching

3-Sekunden-Fazit (Deutsch)

  1. PC-relative bedingte Sprünge vergleichen Register erst in der ALU-Stufe, sodass der Ausgang für zwei Taktzyklen unbekannt bleibt.
  2. Das Verwerfen zweier spekulativ geladener Befehle nach einer Fehlvorhersage erhöht die effektiven Kosten eines Sprungs auf drei Zyklen.
  3. Da bloßes Abwarten stets zwei Takte verschenkt, müssen Prozessoren Sprungziele schon beim Fetch allein anhand der PC-Adresse vorhersagen.
5-stufige CPU-PipelinePC-relativer SprungFehlvorhersage-StrafeSpekulatives Laden

Note / Hinweis: Blueprints are AI-generated educational summaries (0% Politics · 0% Religion · 0% Brainrot) and do not constitute medical, legal, or financial advice. / KI-generierte Zusammenfassung zu Bildungszwecken – ersetzt keine medizinische, rechtliche oder finanzielle Fachberatung.