[發(fā)明專利]支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110347139.X
• 申請(qǐng)日: 2011-11-04
• 公開（公告）號(hào): CN102520914A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭宇波;孟建熠;劉兵;葛海通
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州中天微系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/38
• 分類號(hào): G06F9/38
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

1.一種支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述分支預(yù)測(cè)裝置包括：

一個(gè)指令預(yù)取單元，用于在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)并行預(yù)取n條指令，n為自然數(shù)，且n≥2；

n路并行預(yù)測(cè)單元，用于設(shè)置n路并行預(yù)測(cè)子單元，對(duì)n條分支跳轉(zhuǎn)指令進(jìn)行并行預(yù)測(cè)；

一個(gè)控制電路，用于檢測(cè)整個(gè)分支預(yù)測(cè)裝置的狀態(tài)，連接分支預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器，為其提供讀使能信號(hào)和寫使能信號(hào)，連接索引選擇器，為其提供選通信號(hào)；

所述并行預(yù)測(cè)子單元包括：

分支預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器，用于記錄分支跳轉(zhuǎn)指令的分支預(yù)測(cè)信息，并輸出預(yù)測(cè)的分支結(jié)果，所述分支跳轉(zhuǎn)指令包含在n條指令中；

全局歷史移位寄存器，用于記錄經(jīng)過后級(jí)流水線確認(rèn)的擁有特定低位PC地址的跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)歷史信息，為對(duì)應(yīng)的分支預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器提供寫索引，每個(gè)全局歷史移位寄存器的位寬為j位，其中存儲(chǔ)著此移位寄存器對(duì)應(yīng)位置的最近執(zhí)行j條分支跳轉(zhuǎn)指令在執(zhí)行完畢后是否跳轉(zhuǎn)的結(jié)果；

虛擬歷史移位寄存器，用于記錄擁有特定低位PC地址的跳轉(zhuǎn)指令跳轉(zhuǎn)與否預(yù)測(cè)軌跡，每個(gè)虛擬歷史移位寄存器的位寬為j位，其中存儲(chǔ)著最近j條分支跳轉(zhuǎn)指令是否跳轉(zhuǎn)的預(yù)測(cè)結(jié)果；

索引選擇器，連接于全局歷史移位寄存器和虛擬歷史移位寄存器的輸出端和存儲(chǔ)器的輸入端之間，從全局歷史移位寄存器或虛擬歷史移位寄存器中選取j作為最終的分支預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器的索引。

2.如權(quán)利要求1所述的支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述控制電路使用分支跳轉(zhuǎn)指令用低m位的PC地址來區(qū)分不同的分支跳轉(zhuǎn)指令，其中n＝2^m，一路分支預(yù)測(cè)裝置的預(yù)測(cè)結(jié)果只能用于其對(duì)應(yīng)的特定的分支跳轉(zhuǎn)指令。

3.如權(quán)利要求1或2所述的支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述并行預(yù)測(cè)子單元中，使用虛擬歷史移位寄存器的全部共j位用于索引對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器，對(duì)分支預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作，讀取預(yù)測(cè)信息。

4.如權(quán)利要求1或2所述的支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述控制電路中，當(dāng)分支跳轉(zhuǎn)指令的預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)過后級(jí)流水線確認(rèn)正確之后，更新此分支跳轉(zhuǎn)指令所對(duì)應(yīng)的全局歷史寄存器，將正確的分支結(jié)果寫入全局歷史移位寄存器的最高位或者最低位，全局歷史移位寄存器則相應(yīng)的左移或者右移一位。

5.如權(quán)利要求1或2所述的支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述控制電路中，對(duì)分支跳轉(zhuǎn)指令作出預(yù)測(cè)之后，將立即用這條指令的預(yù)測(cè)信息更新這條分支跳轉(zhuǎn)指令所對(duì)應(yīng)的虛擬歷史寄存器，將預(yù)測(cè)的分支結(jié)果寫入虛擬歷史移位寄存器的最高位或者最低位，虛擬歷史移位寄存器則相應(yīng)的左移或者右移一位。

6.如權(quán)利要求1或2所述的支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述控制電路中，當(dāng)分支跳轉(zhuǎn)指令的預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)過后級(jí)流水線確認(rèn)錯(cuò)誤之后，控制電路控制選擇此分支跳轉(zhuǎn)指令所對(duì)應(yīng)的分支預(yù)測(cè)存儲(chǔ)器進(jìn)行寫操作，此分支跳轉(zhuǎn)指令所對(duì)應(yīng)的全局歷史移位寄存器的全部共j位用于索引，將正確的分支結(jié)果寫入分支結(jié)果存儲(chǔ)器。

7.如權(quán)利要求1或2所述的支持多路并行預(yù)測(cè)的分支預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：所述控制電路中，當(dāng)分支跳轉(zhuǎn)指令的預(yù)測(cè)結(jié)果經(jīng)過后級(jí)流水線確認(rèn)錯(cuò)誤之后，每一路分支預(yù)測(cè)裝置將使用預(yù)測(cè)信息更新此分支跳轉(zhuǎn)指令所對(duì)應(yīng)的全局歷史寄存器，將跳轉(zhuǎn)結(jié)果寫入全局歷史移位寄存器的最高位或者最低位，全局歷史移位寄存器則相應(yīng)的左移或者右移一位，并用更新后的全局歷史移位寄存器全j位更新對(duì)應(yīng)的虛擬歷史移位寄存器的全j位。