[發明專利]存取高速緩存的設備和方法

有效

• 申請號: 201380065463.X
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN104854557B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 彼得·G·薩索內;蘇雷什·K·文庫馬漢提;盧西恩·科德雷斯庫
• 申請（專利權）人: 高通股份有限公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08;G06F9/38
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 宋獻濤

在特定實施例中，一種設備包含經配置以基于預測掩碼值選擇性地設定多位通路預測掩碼的位的控制邏輯。所述控制邏輯與包含數據陣列的指令高速緩存相關聯。響應于所述多位通路預測掩碼啟用所述數據陣列的線驅動器的子集。線驅動器的所述子集包含多個線驅動器。

技術領域

本發明通常針對一種指令高速緩存存儲器系統。

背景技術

技術的進步已產生較小且較強大的計算裝置。舉例來說，當前存在多種便攜式個人計算裝置，包含無線計算裝置，例如便攜式無線電話、個人數字助理(PDA)和尋呼裝置，其體積小、重量輕且易于由用戶攜帶。更具體來說，例如蜂窩電話和因特網協議(IP)電話等便攜式無線電話可通過無線網絡傳達語音和數據包。此外，多個此類無線電話包含并入其中的其它類型的裝置。舉例來說，無線電話還可包含數字靜態相機、數碼攝像機、數字記錄器，和音頻文件播放器。而且，此類無線電話可處理可執行指令，包含軟件應用程序，例如可用以接入網絡的網絡瀏覽器應用程序。由此，這些無線電話可包含大量計算能力。

此類計算功能可通過包含指令高速緩存(icache)的處理器增強，所述指令高速緩存經配置以存儲(在高速緩存線中)最近或頻繁被執行的程序指令。可由處理器存取存儲在指令高速緩存中的指令，這比從主存儲器存取指令更快。指令高速緩存包含多個通路，每一通路包含對應于指令高速緩存的一或多個高速緩存線(例如，存儲位置)的驅動器。為了存取存儲在指令高速緩存中的特定指令，所有驅動器可經啟用(例如，觸發)以驅動器(通過多個數據線)多路復用器的所有通路，并且所要通路可通過多路復用器選擇。然而，驅動用于每一指令高速緩存存取的所有通路消耗功率來驅動每一通路，盡管最后只選擇單個通路。

為減少功率消耗，通路預測技術已經用于預測(例如，識別)待驅動的“下一通路”及因此預測待執行的下一高速緩存線(例如，指令)。通過預測“下一通路”(即，待執行的下一指令的位置)，僅需要驅動單個通路。然而，先前通路預測技術易受導致性能損失的頻繁誤預測(例如，預測不正確通路)及處理器所經歷的功率惡化的影響，以修正所述誤預測并存取正確的下一通路。

舉例來說，第一技術存儲用于每一高速緩存線的上一個(前一)“下一通路”(即，單個“下一通路”)。基于所述單個“下一通路”，指令高速緩存啟用對應于所述單個“下一通路”的單個驅動器。當未驅動正確通路(即，不提供給多路復用器)時，發生誤預測且執行對指令高速緩存數據陣列的第二次存取，這驅動正確通路(基于完成的標記查找操作或從控制邏輯提供的信號)。當使用第一技術時，預測正確“下一通路”的準確性由于給定程序(例如，多個指令)的可預測性可能不穩定而存在問題。因此，用于高速緩存線的上一個“下一通路”不一定是很好的預測子，并且發生頻繁誤預測。

第二技術分配置信度值至通路預測以決定通路預測是否可能引起選擇(即，識別)正確通路。如果單個通路預測的置信度值不夠高，那么啟用所有驅動器。第三技術在識別分支類型指令時將預測的“下一通路”存儲在將要使用的分支目標緩沖器(例如，跟蹤高速緩存)中。儲存的預測“下一通路”可具有高準確度，但可能不常采用分支并且因此第三技術僅對在執行當前指令之后采用分支的情況有用。

發明內容

本文公開一種用于指令高速緩存(icache)的通路預測技術，所述指令高速緩存利用對應于所提取(及被執行的)上一個高速緩存線的多位通路預測掩碼(例如，預測掩碼值)。多位通路預測掩碼可提供相對于所提取的上一個高速緩存線的“下一通路”預測。多位通路預測掩碼可包括n位向量，其中每一位對應于指令高速緩存的通路。舉例來說，當指令高速緩存包含四個通路時，多位通路預測掩碼可包括4位值。對應通路中的每一個可包括基于多位通路預測掩碼啟用或停用的驅動器(例如，線驅動器)。各自與對應高速緩存位置相關聯的多位通路預測掩碼值可存儲在具有與指令高速緩存的高速緩存線的一對一關聯的任何結構中。舉例來說，特定高速緩存線的多位通路預測掩碼可存儲在標記陣列、對應于高速緩存線的寄存器中或作為最近所提取的高速緩存線的部分(例如，末端)。