[發明專利]一種緩存系統和方法

在審

• 申請號: 201410048036.7
• 申請日: 2014-01-29
• 公開（公告）號: CN104731718A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 林正浩
• 申請（專利權）人: 上海芯豪微電子有限公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種緩存方法，其特征在于，對填充到一級緩存的指令進行審查，提取出相應的指令信息；

根據所述指令信息，將一級緩存中所有分支指令的分支目標指令預先存儲到二級緩存中；

提供一個第一讀指針對一級緩存尋址以讀出對應指令供處理器核執行；

根據處理器核執行指令產生的反饋信息，更新第一讀指針的值；

當處理器核執行分支指令時，無論分支轉移是否發生，后續將被執行的指令已經存儲在二級緩存中；和

若分支轉移發生，第一讀指針被更新為所述分支指令的分支目標尋址地址值；若分支轉移沒有發生，第一讀指針被更新為該分支指令順序執行的后一條指令的尋址地址值。

2.如權利要求1所述的緩存方法，其特征在于，根據所述指令信息，提前將處理器核將要執行到的分支指令的分支目標指令從二級緩存填充到一級緩存，使得處理器核執行到該分支指令時，無論分支轉移是否發生，后續將被執行的指令已經存儲在一級緩存中。

3.如權利要求2所述的緩存方法，其特征在于，對填充到一級緩存的指令進行審查，提取出相應的指令信息；第一讀指針根據所述指令信息而非指令本身的功能確定如何更新。

4.如權利要求2所述的緩存方法，其特征在于，當第一讀指針指向一條有條件分支指令，且其后一條是無條件分支指令時，則根據處理器核對有條件分支指令的執行結果：

若分支轉移發生，第一讀指針被更新為所述有條件分支指令的分支目標尋址地址值；若分支轉移沒有發生，第一讀指針被更新為所述無條件分支指令的分支目標尋址地址值；

使得處理器核不需要單獨一個時鐘周期執行所述無條件分支指令。

5.如權利要求2所述的緩存方法，其特征在于，對第一讀指針的值進行緩沖，并由所述緩沖后的第一讀指針值對一級緩存尋址以讀出對應指令供處理器核執行；

第一讀指針提前指向分支指令，若該分支指令的分支目標指令尚未存儲在一級緩存中，則將該分支目標指令從二級緩存填充到一級緩存，使得處理器核執行到該分支指令時，無論分支轉移是否發生，后續將被執行的指令已經存儲在一級緩存中。

6.如權利要求2所述的緩存方法，其特征在于，提供一個第二讀指針；所述第二讀指針提前指向第一讀指針之后的分支指令，若該分支指令的分支目標指令尚未存儲在一級緩存中，則將該分支目標指令從二級緩存填充到一級緩存，使得處理器核執行到該分支指令時，無論分支轉移是否發生，后續將被執行的指令已經存儲在一級緩存中。

7.如權利要求6所述的緩存方法，其特征在于，當處理器核執行到分支指令時，根據分支預測選擇順序執行下一指令和分支目標指令中的一個作為后續指令執行，并保存另一個的尋址地址；

若分支轉移結果與分支預測一致，則繼續執行后續指令；

若分支轉移結果與分支預測不一致，則清空流水線，并從所述保存的尋址地址對應的指令重新執行。

8.如權利要求2所述的緩存方法，其特征在于，所述指令信息包括指令類型和分支指令的分支目標尋址地址。

9.如權利要求8所述的緩存方法，其特征在于，每條指令均對應一個指令類型，所述指令類型為一位或更多位。

10.如權利要求8所述的緩存方法，其特征在于，每條分支指令對應一個分支目標尋址地址。

11.如權利要求10所述的緩存方法，其特征在于，指令類型可以被進一步分為基本類型信息和分支指令類型；其中：

基本類型信息對分支指令和非分支指令進行區分，每條指令均對應一個基本類型信息；

分支指令類型對分支指令進行進一步區分，每條分支指令對應一個分支類型信息。

12.如權利要求11所述的緩存方法，其特征在于，所述分支指令類型包括：有條件分支指令、無條件分支指令。

13.如權利要求8所述的緩存方法，其特征在于，根據第一讀指針找到對應指令的指令類型；根據第二讀指針找到所述指令之后第一條分支指令的分支目標尋址地址。

14.如權利要求13所述的緩存方法，其特征在于，根據第一讀指針值通過映射得到對應的第二讀指針值。

15.如權利要求14所述的緩存方法，其特征在于，第二讀指針值等于第一讀指針指向的指令之前的分支指令數。