【Quark RISC-V】流水线CPU设计（5）控制冒险的处理

控制冒险最简单的解决方法是，在译码阶段检测到当前执行的是分支指令时，采用上一小节中的流水线暂停方法，将分支指令后续的指令暂时冻结，直到分支跳转的方向以及目标地址被确定。此法的优点是其简单性，缺点是造成了流水线性能的损失。

为了尽可能保持流水线的性能，一种思路是参考乱序执行的做法，在分支指令后方插入若干条无关指令，使得流水线的所有阶段始终处于工作状态，被插入的指令称为分支延迟槽指令；另一种思路是在分支结果产生之前，预测其可能的跳转方向和跳转目标地址，然后提前执行分支目标处的指令。

分支延迟槽一定程度上降低了汇编程序的可读性。此外，随着流水线深度的增加，延迟槽的实现也变得更加复杂，但其带来的性能提升较为有限。为了简化设计和节省芯片面积，RISC-V ISA没有设置分支延迟槽，而是直接通过分支预测解决控制冒险问题。

1. 静态预测方法

最简单的静态分支预测方法是预测分支指令总是跳转，或预测总是不跳转。显然，使用这种方法对不同的程序进行分支预测时，预测准确率会有很大差异。一种改进的预测方法是若分支指令是往回跳的就预测跳转，否则预测不跳转，这种方法对单循环的预测效果较好。

静态分支预测的优点是实现简单、硬件开销较小、预测速度较快，但预测准确度相对较低，不能满足通用处理器对