什么是分支问题？

流水线是一种非常有效的方法，可以加快顺序路径上的指令执行速度。但是如果一个分支引入了流水线，打乱了顺序处理，除非使用适当的方法，否则流水线的实现将受到严重干扰。

它可以指示在管道中生成分支的问题。让我们假设在管道中实现一个无条件分支。当没有特别注意提高适应性时，在传统RISC管道上实现无条件分支。

流水线被认为在四个后续周期中处理指令，例如在连续提取(F)、解码(D)、执行(E)和写回(WB)周期中。因此，分支的目标地址(TA)将在E循环期间进行评估。

让我们检查一个包含无条件分支的简单指令序列的实现。因此，为简单起见，让我们考虑可以在四个连续周期中处理每个指定指令。

当执行给定的指令序列时，会出现以下简单流水线的用法。流水线，作为一条流水线，维持对后续指令的处理，直到在ti+2的解码过程中遇到分支(B)。

在下一个周期(ti+3)中，将计算目标地址并停止顺序处理。由于目标地址在E周期结束时变得熟悉，因此流水线只能在周期it+4中开始获取第一条目标指令(it1)。

在简单的管道中处理条件分支会产生更高的惩罚。这将来自计算确定条件的附加功能，这需要更多的循环。因此，下一个地址，无论是递增的顺序地址还是分支目标地址，都只能在之后指定。对于未解决的条件分支，这种情况甚至很糟糕。

如果确定的条件不能及时计算，因为指示的结果尚未产生，则术语“条件分支未解决”。例如，预先确定一个条件分支来检查先前浮点除法的结果。该方法需要大量循环，一般为10-50次，才能得到结果。因此，后续的条件分支对于各种循环仍然不确定。

这表示在流水线中，除非引入合适的分支方法，否则每个分支指令都会改善几个浪费的周期（称为气泡）。分支在通用代码中非常频繁，平均而言，大约每第四到第六条指令是一个分支。因此，无效的分支处理会严重影响性能。