[發明專利]程序執行控制裝置

有效

• 申請號: 200810210003.2
• 申請日: 2008-08-22
• 公開（公告）號: CN101373427A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 谷丈暢
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/32
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 楊謙;胡建新

技術領域

本發明涉及一種程序執行控制裝置，控制單一或多個微處理器所 執行的程序。

背景技術

近年來，對于數字電視機、錄像機以及移動電話等數字設備，需 要執行聲音處理、音頻處理、運動圖像處理及編碼處理等數字處理、 以及圖形用戶界面(GUI：Graphical?User?Interface)操作處理。另外， 使該數字設備與JAVA(注冊商標)相對應等各種需求日益增加。為了實 現這些需求，一般利用微處理器(包含微計算機、微控制器以及數字信 號處理器(DSP))等信息處理裝置。對于這些信息處理裝置，按照對應 用程序的需求的增加，為了提高處理能力，實施了處理器的工作頻率 的提高、多線程化以及多芯化等。據此，處理器的流水線級數、電路 規模以及耗電量也在不斷增加。

一般而言，若流水線級數增加，則在分支指令執行時到獲取新的 指令為止發生損失周期，而使其成為性能降低的一個原因。為了提高 應用程序的執行效率，在處理集中的循環部分，特別需要抑制其性能 惡化。以抑制性能惡化為目的，公知的方法是：對于循環指令用的分 支指令，靜態地預測為一定分支完成(taken)(靜態分支預測)，并且， 將循環開頭的指令存儲到循環用指令緩沖器，從而抑制從循環末端向 開頭的分支時發生的損失周期(例如參照，專利文獻：(日本)特許第 2987311號公報。)。

圖1A以及圖1B示出以處理器執行的程序的一個例子，圖1A是 以C語言描述的程序，圖1B是與圖1A所示的程序相對應的匯編程序。

例如，在圖1B所示的程序例中，在循環末端的分支指令(BRZ指 令)分支完成時(在此情況下為，向循環開頭的L_HEAD標簽位置的分 支時)以及分支未完成時(向后續于BRZ指令的ST指令轉移執行時)， 有可能分別發生損失周期。

并且，公知的方法是：抑制因在最后一輪循環的分支未完成 (not-taken)而引起的損失周期，所述最后一輪循環是通過所述的靜態 分支預測、或使用分支履歷表(BHT)的動態分支預測也不能避免的。 其方法是，利用循環計數器來高精確度地預測最后一輪循環，從而抑 制在最后一輪的循環結束時的分支損失的方法(例如參照，專利文獻： (日本)特許第3570855號公報。)。

另一方面，對于抑制耗電量增加，公知的方法是：還是關注循環 部分，在正在執行循環時，通過使不使用的資源停止，從而減少電力(例 如參照，專利文獻：(日本)特許第1959871號公報。)。

例如，對于具有存儲循環對象部分的指令的循環用指令緩沖器的 處理器，在正在執行循環時，重復執行循環用指令緩沖器所存儲的指 令。因此，不需要從指令存儲器中獲取指令。據此，可以使包含高速 緩存系統的指令存儲器系統停止，且可以試圖省電力化。

并且，為了抑制因損失周期增加而導致的性能惡化，多線程用的 處理器有效起來(例如參照，專利文獻：(日本)特許第3716414號公 報。)，所述損失周期是因流水線級數增加而增加的。

然而，在靜態分支預測或根據分支履歷表的動態預測中，也在循 環結束時的分支中一定發生誤預測，從而導致分支損失，所述靜態分 支預測中一定按照分支指令的種類來固定預測方向(例如，循環用分支 指令中一定分支完成等)，所述分支履歷表中根據過去的分支完成頻度 來預測下次的判斷。

特別是，近年來，因處理器的流水線級數增加而損失周期增加， 則因誤預測分支而導致的性能惡化的影響越來越大。

并且，對于應用程序的特性，例如從運動圖像編解碼標準的動向 中可以看到的一種趨勢是，不管總處理量是否增加，也要使一次處理 的區域小型化。例如，在以往的運動圖像編解碼標準中，16像素角的 數據是處理對象，對此在新的標準中出現了針對4像素角的數據的處 理。這意味著，一個循環中的處理周期數減少。

再者，趨向于處理器可以執行的指令的并聯度提高，也促進使一 個循環中的處理周期數減少。

如此，根據應用程序的特性或處理器的并聯執行可能數的提高， 趨向于一個循環中的處理周期數減少，但是分支損失增加。

例如，在循環內的1輪的指令執行周期是8周期、循環輪次數是4 次的情況下，一個循環中的處理周期數是32周期。對此，例如若分支 損失是4周期，則每次執行一個循環時，都會產生約一成多的執行性 能惡化。