Ryzen 9000处理器的分支预测功能如何提升性能

一、前言

目前，AMD Ryzen 9000系列处理器已经正式上市了，但是有关该系列处理器性能方面的争议在圈内并没有结束，根据目前已知的性能评测来看，其实际性能距离AMD的官方宣传有较大差距。

对此AMD官方给出了多种说法，其主要总体意思是说Ryzen 9000系列处理器的实际性能现在因为多种原因尚未完全释放、发挥出来，承诺后续将推出多项举措进行改善。

举措之一是发布了AGESA 1.2.0.X固件更新，增加了105W功耗模式（请参阅上图），并且降低了处理器内部的跨CCD延迟，从而可以提升Ryzen 9000系列处理器的性能。

其中，增加了105W功耗模式，解除功耗限制，可以提升处理器的多核性能和整体性能，这个很好理解，但对于“降低了处理器内部的跨CCD延迟”这部分内容，普通读者则可能难以理解，有兴趣的读者可以在小编的主页上搜索阅读《AGESA 1.2.0.2可提升Ryzen 9000性能，原因何在？跨CCD延迟降低一半》一文。

除此之外，AMD还重点强调Ryzen 9000系列处理器支持经过完善后的“分支预测功能”，只有在Windows 24H2管理员模式下才能获得支持，后来又联合微软发布了KB5041587补丁（请参阅上图），让这一功能也适用于现有的Windows 23H2。

处理器“分支预测功能”听起来有点悬，可能有部分朋友不知道它到底是什么？本文的主题就是向读者简要地介绍一下什么是AMD处理器的“分支预测功能”。

二、处理器“分支预测功能”并非新技术

有些朋友可能一看到“分支”和“预测”这两个关键词，就会瞬间觉得高大上。马上会和“推理”、“AI”等词汇联系起来，认为处理器“分支预测功能”和FRS一样，也是AMD最近几年基于AI所开发出来的一种黑科技。

其实并非如此，处理器分支预测功能并不是最近几年才提出、发展起来的，它已经诞生几十年，早在20世纪80年代就被提出来了。

处理器分支预测技术这条发展路线被提出来之后，多年来一直在发展演进，虽然在之前的主要发展阶段它和AI基本没有关系，但它也是可以利用AI来提升、改善的，这可能成为处理器分支预测技术未来的一个重要发展方向。

三、分支预测功能的定义

简单来说，处理器分支预测功能是一种用于提高计算机程序执行效率的技术，其主要目的是减少由条件分支引起的流水线停滞。

在现代处理器中，流水线被广泛应用于提高指令的处理速度，流水线将指令的执行过程分解为多个阶段，每个阶段并行处理不同的指令，以此来加速整体的计算过程。

但是，当遇到条件分支指令时，CPU必须等待条件判断的结果出来之后才能确定接下来执行哪条路径，这种等待会导致流水线的停滞，从而降低程序的执行效率。

处理器分支预测技术就是针对这个问题应运而生的，它可以通过预测分支指令的执行路径。提前加载相应的指令到流水线中，从而减少等待时间，提高程序的执行速度，提升处理器的性能，特别是在处理包含大量条件分支的程序代码中优势明显，如循环、递归等场景。

四、AMD处理器分支预测功能的优势

AMD处理器分支预测功能可以对即将执行的分支指令进行预测，从而减少处理器的等待时间，提高处理器的性能，这个显而易见，但这并非该功能优势的全部。

除此之外，它还有以下几个方面的优势：

1、提高执行效率

通过准确的分支预测，处理器能够减少因错误预测而导致的流水线停顿和重新填充，从而提高指令的执行效率，这对于处理复杂应用和大规模数据集尤为重要。

2. 降低功耗

准确的分支预测意味着处理器可以节省运算量，更有效地利用资源，减少不必要的功耗，这对于移动设备和嵌入式系统等对功耗要求较高的设备意义重大，比如笔记本电脑和掌上游戏机等等。

3. 支持复杂应用

在处理包含大量分支和循环的复杂应用时，AMD处理器的分支预测功能能够确保应用的顺畅运行和高效执行。这对于科学计算、图形处理、游戏开发等领域具有重要意义。

五、总结与展望

总的来说，AMD处理器所支持的分支预测功能并不是一项新技术，已经诞生很多年了，一直在不断发展完善中，尤其现在尤其是现在已经进入AI时代了，处理器分支预测功能和AI相互结合，预计未来进一步完善、提升的空间还很大。

处理器分支预测功能也绝不是花拳绣腿噱头，否则早就已经被淘汰了，它确实在一定程度上可以提高处理器的性能。至于AMD Ryzen 9000系列处理器在获得分支预测功能软硬件层面的完全支持后，到底可以获得多大的性能提升，暂时还没有比较客观、权威的答案。

目前可以作为参考的是AMD官方对于KB5041587补丁效果的说法，声称“性能可以提升10%以上”，但这一说法还还有待第三方进一步验证。

补充说明：本文有关处理器分支预测功能的配图均非来自AMD，而是第三方，仅供参考。