5.2 计时器2bc
分支方向预测器常被设计成由程序计数器（Program Counter）和分支历史共同索引的计数器表格形式。表格中的每一项通常采用两位的状态位，因为仅使用一位状态（即仅记忆上一次分支的结果）缺乏足够的迟滞效应，导致状态容易发生频繁翻转。
一个两位饱和计数器的状态图展示如下。该计数器共有四种状态，分别表示强/弱采取（T，即分支被执行）和不采取（NT，即分支未被执行）。
一个表现相当不错的两位状态机实现是一个饱和计数器[1]，这种计数器可以计数至3（或二进制表示为2'b11）或减到0（二进制为2'b00），但不会溢出循环。当分支被执行（"taken"）时，计数器加1；若分支未被执行（"not-taken"），则计数器减1。当计数为2或3（二进制表示为2'b1x）时，预测分支将被执行。通过增加迟滞效应，可以防止在强偏向分支偶尔改变方向时预测的快速翻转，此时需要相反方向上连续两次变化才会改变预测方向。
参考文献
R. Nair, "最优的2位分支预测器", IEEE 计算机汇刊, 第44卷第5期，1995年5月。
描述
构建一个两位的饱和计数器。
当训练有效信号(train_valid)为1且分支被执行(train_taken)也为1时，计数器增加（最多增加至3）。当train_valid为1且train_taken为0时，计数器减小（至少减至0）。如果不处于训练状态（train_valid为0），计数器的值保持不变。
areset是一个异步复位信号，它将计数器重置为轻微偏向未执行（2'b01）的状态。输出state[1:0]代表两位计数器的当前值。
模块声 明
module top_module(
input clk,
input areset,
input train_valid,
input train_taken,
output [1:0] state
);