[發明專利]一種嵌入式處理器分支預測的方法

有效

• 申請號: 200910100608.0
• 申請日: 2009-07-10
• 公開（公告）號: CN101604235A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發明（設計）人: 鄭秋華;吳國華;張禎;王玉娟;方美娥
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 杜 軍

1.一種嵌入式處理器分支預測的方法，其特征在于該方法的具體步驟 是：

步驟(1).計算機提取指令，并將提取的指令與機制中內存棧首指針所指 的記錄對比，分別進行操作：

a.如果提取的指令為改進的反向分支預測機制中記錄過的指令，則送 出預測分支指令的目的地址作為下一指令抓取指令的地址；

b.如果提取的指令不是改進的反向分支預測機制中記錄過的指令，則 改進的反向分支預測機制不做特定動作，管線正常執行；

步驟(2).對步驟(1)提取的指令進行處理，具體是：

c.如果提取的指令為以往執行過的反向跳躍指令，并已在步驟a產生預 測分支的效果，當指令與改進的反向分支預測機制中已經記錄過的指令相 符，則表示改進的反向分支預測機制預測正確；如果當指令與改進的反向分 支預測機制中已經記錄過的指令不相符，則表示預測錯誤，清除改進的反向 分支預測機制抓取的指令，并恢復管線抓取正確的指令地址；

d.如果指令不是記錄在改進的反向分支預測機制中的目前預測的反向分 支指令，當執行指令經譯碼判斷為分支指令時，若分支指令為回向分支指 令且發生跳躍時，判斷其跳躍的目的地址與改進的反向分支預測機制中最外 層巢狀記錄指標所對應的跳躍記錄是否構成巢狀，若未構成巢狀則表示已脫 離改進的反向分支預測機制已記錄的巢狀回路，跳躍記錄構成巢狀和跳躍記 錄沒有構成巢狀這兩者皆在指令執行階段更新其對應的改進的反向分支預測 機制空間記錄；如果為其他情況，則不做處理；

步驟(3).根據步驟(2)的判斷結果執行指令，此時進行存儲檔位的指標 調整，分為以下部分進行：

e.當改進的反向分支預測機制已記錄的反向分支指令再一次被執行，預 測其跳躍的確發生跳躍，此時改進的反向分支預測機制預測正確，若沒有其 它分支指令更改程序流程，儲存檔位回到改進的反向分支預測機制所構建之 巢狀循環最內層；改進的反向分支預測機制將在比較該分支跳躍地址與原有 記錄而判斷出巢狀循環的最內層后，更改讀出預測地址的讀出數據指標棧首 指針令其指向巢狀循環的最內層，其余指標保持不動；

f.當改進的反向分支預測機制已記錄的反向分支指令再一次被執行，預 測其跳躍但因不符合執行條件而未發生跳躍時，改進的反向分支預測機制讀 出預測地址讀出數據指標棧首指針指向下一個儲存檔位以進行預測，其余指 標則保持不動；

g.當指令經過指令譯碼階段的流程確認此指令為一條未存在于改進的反 向分支預測機制記錄檔位中且發生跳躍的反向分支指令，并經由地址比較發 現該指令與改進的反向分支預測機制檔位所儲存指令構成巢狀循環，此時， 若改進的反向分支預測機制未曾儲存到末端檔位而發生循環，則此分支指令 根據數據寫入指標的棧尾指針連續存入改進的反向分支預測機制檔位中，并 將讀出數據指標的棧首指針調到巢狀結構最內層，當前指針指向新建立之分 支檔位，而寫入的數據指標的棧尾指針向下調整一個檔位；

h.當指令經過指令譯碼階段的流程確認此指令為一條未存在于改進的反 向分支預測機制記錄檔位中且發生跳躍的反向分支指令，并經由地址比較發 現該指令與改進的反向分支預測機制檔位所儲存指令構成巢狀循環，此時若 改進的反向分支預測機制已儲存到末端檔位而發生循環，改進的反向分支預 測機制由最初檔位開始覆蓋原有記錄；

i.若指令為前置分支指令且跳躍地址未超出改進的反向分支預測機制中 已存反向分支的PC范圍，在比較各存儲檔位與此前置跳躍地址后改進的反 向分支預測機制將控制棧首棧尾，任意指針調整到對應地址；

j.若指令為跳躍地址超出改進的反向分支預測機制中已存反向分支的 PC范圍的前置分支指令或其它非分支指令，由于此類行為不會對程序流程 造成改變，此時改進的反向分支預測機制將保持不變。