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AMD Zen 3 的 BTB 结构分析

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内容提要

AMD Zen 3 的 BTB 结构经过优化，采用两级设计，降低了延迟。L1 BTB 容量为 1024，延迟为 1 周期；L2 BTB 容量为 6656，延迟为 4 周期。通过利用之前的 fetch block，提升了性能和容量。

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AMD Zen 3 的 BTB 结构经过优化，采用两级设计，降低了延迟。
L1 BTB 容量为 1024，延迟为 1 周期；L2 BTB 容量为 6656，延迟为 4 周期。
BTB 通过使用之前的 fetch block 地址来查询，减少了访问延迟。
Zen 3 的 BTB entry 具有压缩能力，一个 entry 最多保存两条分支。
L1 BTB 对条件和无条件直接分支的预测不产生气泡，延迟为一个周期。
L2 BTB 的预测会产生三个气泡，延迟为四个周期。
Zen 3 相比 Zen 1 和 Zen 2 去掉了 L0 BTB，扩大了 L1 BTB，缩短了延迟。
在不同的分支模式下，L1 BTB 和 L2 BTB 的性能表现有所不同。
Zen 3 的 BTB 在 stride=4B 的情况下表现一般，主要依赖 L2 BTB。
L2 BTB 的实际容量可能为 5120，剩余的 1536 个分支来自于压缩。
Zen 3 在微架构上做了较多改动，减少了 L1 和 L2 BTB 的延迟。
AMD Zen 3 和 ARM Neoverse V1 的 BTB 进行对比，Zen 3 在 L1 BTB 容量上有优势，但在 L2 BTB 上不及 Neoverse V1。
ARM Neoverse V1 实现了一个周期预测两条分支，AMD 在 Zen 4 中也实现了类似功能。

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AMD Zen 3 的 BTB 结构相较于前代产品进行了显著优化，采用了两级设计，去掉了 L0 BTB。这种设计不仅提升了 L1 BTB 的容量，还将延迟降低到一个周期，增强了处理器在高负载下的性能表现。

Zen 3 的 L2 BTB 虽然容量较大，但在预测不准确时会产生三个气泡，导致延迟增加到四个周期。这意味着在设计时需要权衡容量与延迟，尤其是在高密度分支的场景下，可能会影响整体性能。

在与 ARM Neoverse V1 的比较中，Zen 3 在 L1 BTB 的容量上占优，但在 L2 BTB 的延迟和容量方面则不及对手。这显示出 AMD 在微架构设计上的进步，但也提醒我们关注竞争对手的技术进步。

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AMD Zen 3 的 BTB 结构经过优化，采用两级设计，降低了延迟。

L1 BTB 容量为 1024，延迟为 1 周期；L2 BTB 容量为 6656，延迟为 4 周期。

Zen 3 的 BTB entry 具有压缩能力，一个 entry 最多保存两条分支。

在不同的分支模式下，L1 BTB 和 L2 BTB 的性能表现有所不同，主要依赖 L2 BTB。

Zen 3 去掉了 L0 BTB，扩大了 L1 BTB，缩短了延迟，而 L2 BTB 的容量有所调整。

Zen 3 在 L1 BTB 容量上有优势，但在 L2 BTB 上不及 Neoverse V1，后者的延迟和容量更优。

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