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乱序执行与投机执行

我已阅读维基百科页面关于无序执行推测性的exectution.

我不能理解的是相似之处和不同之处.在我看来,当推测执行没有确定条件的值时,它会使用无序执行.

当我阅读Meltdown和Spectre的论文并做了进一步的研究时,出现了混乱.它在陈述消融纸即熔毁是基于乱序执行,而其他一些资源,包括对维基页面sepeculative执行状态消融是基于推测执行.

我想对此有所澄清.

cpu-architecture speculative-execution

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推测执行的 CPU 分支是否可以包含访问 RAM 的操作码?

据我了解,当 CPU 推测性地执行一段代码时,它会在切换到推测性分支之前“备份”寄存器状态,以便如果预测结果错误(使分支无用)——寄存器状态将是安全恢复,而不会破坏“状态”。

所以,我的问题是:推测执行的 CPU 分支是否可以包含访问 RAM 的操作码?

我的意思是,访问 RAM 不是“原子”操作——如果数据当前不在 CPU 缓存中,那么从内存中读取一个简单的操作码可能会导致实际的 RAM 访问,这可能会变成一个非常耗时的操作,从 CPU 的角度来看。

如果在推测分支中确实允许这种访问,它是否仅用于读取操作?因为,我只能假设,如果一个分支被丢弃并执行“回滚”,根据它的大小恢复写操作可能会变得非常缓慢和棘手。而且,可以肯定的是,至少在某种程度上支持读/写操作,因为寄存器本身,在某些 CPU 上,据我所知,物理上位于 CPU 缓存上。

所以,也许更精确的表述是:推测执行的一段代码有什么限制?

cpu cpu-architecture speculative-execution

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我可以用我的代码改进分支预测吗?

这是一个对任何平台、语言或编译器都开放的天真的一般性问题。虽然我最好奇的是 Aarch64、C++、GCC。

当在依赖于 I/O 状态的程序流中编写不可避免的分支时(编译器无法预测),并且我知道一种状态比另一种状态更有可能,我如何向编译器表明这一点?

这是否更好

if(true == get(gpioVal))
    unlikelyFunction();
else
    likelyFunction();
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

比这个?

if(true == get(gpioVal))
    likelyFunction(); // performance critical, fill prefetch caches from this branch
else
    unlikelyFunction(); // missed prediction not consequential on this branch
Run Code Online (Sandbox Code Playgroud)

如果通信协议使更有可能或临界值为真(高)或假(低),这是否有帮助?

c++ optimization gcc branch-prediction likely-unlikely

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