[發明專利]一種跳轉路徑的分支跳轉處理裝置、方法和處理器

無效

• 申請號: 201010607216.6
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102566975A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 李陸軍
• 申請（專利權）人: 北京國睿中數科技股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李少丹;王洪斌

技術領域

本發明涉及微處理器體系結構技術領域，特別是指一種跳轉路徑的分支跳轉處理裝置、方法和處理器。

背景技術

微處理器體系結構中，在一些對實時要求特別嚴厲的場合，比如有些數據處理及通訊中，實時要求較一些其它場合更為嚴格，這些微處理器中的控制器的設計通常以設計簡單，易于實現，流水線效率高為主要設計目標。在這類控制器的指令設計中，通常以較常見的5級流水的精簡指令集處理器為藍本對其進行設計。5級流水的精簡指令集處理器是一種經典結構的處理器，技術成熟，實現簡單，指令處理高效。

這類處理器的跳轉指令通常可以稱為兩分支指令，即當跳轉條件為真時跳轉到分支地址執行；否則，當跳轉條件為假時，程序繼續向下執行。

參照圖1的示例，假設某一程序有類似圖1的判斷分支結構：即程序有6個分支C、E、G、I和H分支，每個分支都在一定的條件下執行，其中：

C分支執行的條件是A節點為真，否則不予執行；

E分支執行的條件是B節點為真，否則不予執行；

G分支執行的條件是D節點為真，否則不予執行；

I分支執行的條件是F節點為真，否則執行H分支。

A、B、D和F節點構成了CEGIH分支執行的條件。

在兩分支指令的處理方式中，I分支的判決路徑由ABDF構成，具體判斷過程如下：

首先判斷A節點，由A節點決定是否要執行C分支，接著判斷B節點，由B節點決定是否要執行E分支，緊接著判斷D節點，由D節點決定是否要執行G分支，最后判斷F節點，來決定是否要進入I分支。

可見，I分支的執行路徑是類似A（C）B（E）D（G）F（I）的路徑，在最壞情況下，A、B、D節點均為假，此時判斷路徑最長，即經過A、B、D三次判斷為假后最后才判斷到I，這是比較大的浪費。

圖1僅僅是示出了帶有4個節點的分支路徑情況，在更多的分支路徑中，類似的判斷浪費更加嚴重。在數據處理及通訊中，對實時解碼的要求常常使得這樣的判斷浪費顯得不能接受，有效地縮短這樣的判斷浪費就顯得特別重要。

圖2是應用適用于超長跳轉路徑的高效分支跳轉指令的判斷路徑圖，該判斷路徑是實現圖1相同的功能，依然是假設I分支要執行的情況，在A節點中I分支位為真時，立刻就可執行I分支，I分支執行完成后，進入B節點判斷，在B節點判斷到一個真值分支后，進入該真值分支，該真值分支執行完成后，再進入下一個節點D判斷，在D?節點判斷到一個真值分支，進入該真值分支，該真值分支執行完成后，再進入下一個節點F判斷，在F節點判斷下一個真值分支，執行完成后，最后進入退出分支。上面A,B,D,F節點判斷過程中，有任何一個節點假的話，即刻進入退出分支，有任何一個節點中有真值位，即刻進入該真值分值。事實上，在上面A節點的判斷中，一但進入I分支隨后從I分支退出后，已不會再進入D、F節點的判斷，因為進入B節點時會發現所有節點位均已為假，隨即會進入退出分支。因此?在應用了適用于超長跳轉路徑的高效分支跳轉指令后，程序的判斷路徑上雖然仍有四個節點A、B、D和F節點，但與圖1不同的是，每個節點有兩個及以上的分支，每次A、B、D和F節點的判斷都能夠進入一個有效的分支，從而極大的縮短了圖1中兩分支指令造成的判斷浪費；但該圖2所示的路徑圖中，I分支要執行時還是存在四個節點均判斷的情況；因此，現有兩分支指令技術在超長跳轉路徑中存在嚴重的判斷浪費。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種跳轉路徑的分支跳轉處理裝置、方法和處理器，使得每次判斷都會進入一個有效的分支，在超長跳轉路徑可以有效減少兩分支跳轉指令造成的判斷浪費。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種跳轉路徑的分支跳轉處理裝置，包括：

節點標志寄存器單元，用于保存節點判斷信息；

節點預測寄存器單元，用于根據第一指令，加載所述節點標志寄存器單元中保存的所述節點判斷信息；

查找單元，用于在所述節點預測寄存器單元中查找所述節點判斷信息的第一個被置位的位；

執行單元，用于將跳轉路徑跳轉到所述第一個被置位的位對應的分支執行；

清零單元，用于在所述第一個被置位的位對應的分支執行完畢后，根據第二指令，將所述節點預測寄存器單元中該分支對應的所述第一個被置位的位清零。

其中，所述查找單元具體用于，在所述節點預測寄存器單元中，按照從高位到低位的順序，查找所述節點判斷信息的第一個被置位的位。

其中，所述第一指令為所述路徑的入口指令；所述分支跳轉處理裝置還包括：