[發明專利]分支預測方法及裝置

有效

• 申請號: 201710632787.7
• 申請日: 2017-07-28
• 公開（公告）號: CN109308191B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 勞詠儀;馬克·鮑恩·希爾;曾志超
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司 11138
• 代理人: 羅振安

本申請公開了一種分支預測方法及裝置，屬于處理器技術領域。所述方法包括：獲取當前周期內待執行的指令簇，所述指令簇中包括多個有效指令；當所述多個有效指令中存在分支指令時，基于所述指令簇的地址和所述指令簇所屬線程的歷史分支信息，從PHT中獲取所述指令簇的分支預測信息；基于所述指令簇的分支預測信息，確定所述多個有效指令中每個分支指令的分支預測結果。本申請僅從PHT中獲取一個分支預測信息，就可以得到多個有效指令中每個分支指令的分支預測結果，從而可以簡化該多個有效指令中的分支指令的分支預測過程，簡化控制邏輯，進而可以提高該多個有效指令中的分支指令的分支預測效率，并降低功耗。

技術領域

本申請涉及處理器技術領域，特別涉及一種分支預測方法及裝置。

背景技術

為了滿足用戶對處理器性能日益增高的需求，處理器通常使用能夠重疊執行指令的流水線技術來提高效率。為了實現指令的靈活執行，經常會使用分支指令來改變指令的執行順序。由于分支指令的分支跳轉結果只有在流水線后級才能得到，所以處理器獲取到分支指令時，需要停頓流水線直至得到該分支指令的分支跳轉結果后，才能在該分支跳轉結果指示的跳轉方向上繼續獲取指令。然而，停頓流水線會造成流水線的運行被打斷，使得流水線產生“氣泡”(Bubble)，從而大大影響了處理器性能。為此，處理器獲取到分支指令時，一般在流水線前級就會對該分支指令進行分支預測，并在分支預測結果指示的跳轉方向上繼續獲取指令，無需等待流水線后級返回該分支指令的分支跳轉結果，從而可以減少流水線的“氣泡”，提高處理器的效率。

目前，對分支指令的分支預測可以通過全局歷史寄存器(Global HistoryRegister，GHR)和模式歷史表(Pattern History Table，PHT)實現。假設GHR中存儲有k位的歷史分支信息，對于需要進行分支預測的多個分支指令中的第1個分支指令，可以基于GHR中存儲的k位信息來訪問PHT中一個地址上的表項，根據該表項確定第1個分支指令的分支預測結果。對于第2個分支指令，可以基于GHR中除最高1位之外的k-1位信息來訪問PHT中連續兩個地址上的表項，基于第1個分支指令的分支預測結果從這兩個表項中選擇一個表項，根據選擇的表項確定第2個分支指令的分支預測結果。對于第3個分支指令，可以基于GHR中除最高2位之外的k-2位信息來訪問PHT中連續四個地址上的表項，基于第1個分支指令和第2個分支指令的分支預測結果從這四個表項中選擇一個表項，根據選擇的表項確定第3個分支指令的分支預測結果。以此類推，依次確定該多個分支指令中每個分支指令的分支預測結果。

然而，上述分支預測過程中，某個分支指令的分支預測結果的確定依賴于該分支指令之前的所有分支指令的分支預測結果，從而導致分支預測過程較為繁瑣，控制邏輯較為復雜，進而導致該多個分支指令的分支預測效率較低，且功耗較大。另外，由于PHT被訪問的地址會隨著該多個分支指令的個數的增長而以指數式增長，例如，該多個分支指令的個數為2個時，PHT被訪問的地址有(2⁰+2¹)個，該多個分支指令的個數為3個時，PHT被訪問的地址有(2⁰+2¹+2²)個，……，所以此時PHT的表項將會較多，占用的存儲資源較多。

發明內容

為了解決相關技術中分支預測過程較為繁瑣以及PHT的表項較多的問題，本申請提供了一種分支預測方法及裝置。所述技術方案如下：

第一方面，提供了一種分支預測方法，所述方法包括：

獲取當前周期內待執行的指令簇，所述指令簇中包括多個有效指令；

當所述多個有效指令中存在分支指令時，基于所述指令簇的地址和所述指令簇所屬線程的歷史分支信息，從PHT中獲取所述指令簇的分支預測信息；

基于所述指令簇的分支預測信息，確定所述多個有效指令中每個分支指令的分支預測結果。