[發明專利]一種轉移預測電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201810150219.8
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN110147250B
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 胡偉武;汪文祥;吳瑞陽
• 申請（專利權）人: 龍芯中科技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 北京潤澤恒知識產權代理有限公司 11319
• 代理人: 莎日娜

本發明實施例提供了一種轉移預測電路及其控制方法，涉及計算機技術領域。該轉移預測電路包括：至少一個轉移預測器，轉移預測器包括預測信息確定模塊、讀出電路以及轉移預測表。其中，預測信息確定模塊依據待預測轉移指令對應的程序標識信息以及轉移預測表，確定待預測轉移指令對應的目標預測信息；讀出電路將目標預測信息發送給轉移指令執行與控制單元，以使轉移指令執行與控制單元依據目標預測信息進行預測處理，生成待預測轉移指令對應的預測結果。本發明發實施例解決了現有技術中轉移預測器無法區分不同程序導致惡意攻擊程序可以間接操控被攻擊程序執行時轉移預測器的猜測行為的問題。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，特別是涉及一種轉移預測電路和一種轉移預測電路的控制方法。

背景技術

現代微處理器設計中通常采用轉移預測技術來提高處理器性能。具體的，在處理器的指令流水線中，轉移指令的結果決定了后面指令的取指。采用轉移預測技術可以避免由于轉移指令引起的流水線阻塞，將盡可能多的指令取入指令流水線執行，從而提高指令流水線吞吐率。

在具體實現中，高性能微處理器中通常采用動態轉移預測技術，對轉移指令進行猜測，以獲得較高的正確率。其中，動態轉移預測是根據轉移指令執行的歷史進行預測，需要使用復雜的轉移猜測結構來保存轉移指令的歷史數據。轉移猜測結構主要是根據轉移指令的轉移歷史來預測該轉移指令未來的跳轉方向和目標。例如，在使用轉移預測器進行預測時，可以將當前預測的轉移指令的程序計數器(Program Counter，PC)的值與轉移目標緩存(Branch Target Buffer，BTB)表中待查找項的PC的值相比較。若當前預測的轉移指令的PC的值與待查找項的PC的值相等，則可以根據該查找項的飽和計數器的值預測是否跳轉，并預測出該轉移指令的跳轉目標，如在預測出轉移指令的跳轉方向的同時，讀取轉移指令的跳轉目標地址。但是，現有技術中轉移預測器無法區分不同程序，導致惡意攻擊程序可以間接操控被攻擊程序執行時轉移預測器的猜測行為。

發明內容

鑒于上述問題，提出了本發明實施例以便提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種轉移預測電路和相應的一種轉移預測電路的控制方法以及具有所述轉移預測器電路的處理器。

為了解決上述問題，本發明實施例公開了一種轉移預測電路，應用于具有執行轉移指令能力的處理器，所述轉移預測電路包括：至少一個轉移預測器，所述轉移預測器包括預測信息確定模塊、讀出電路以及轉移預測表。其中，所述預測信息確定模塊依據待預測轉移指令對應的程序標識信息以及所述轉移預測表，確定所述待預測轉移指令對應的目標預測信息；所述讀出電路將所述目標預測信息發送給轉移指令執行與控制單元，以使所述轉移指令執行與控制單元依據所述目標預測信息進行預測處理，生成所述待預測轉移指令對應的預測結果。

可選地，所述轉移預測器還包括更新電路；所述更新電路依據所述處理器正執行的轉移指令以及其對應的程序標識信息，對所述轉移預測表中的記錄信息進行更新，其中，所述記錄信息包括：所述正執行轉移指令對應的轉移預測信息，所述轉移預測信息包括以下至少一項：跳轉目標信息和跳轉方向信息。

可選地，所述預測信息確定模塊包括：第一查找電路和第二查找電路。所述第一查找電路在所述轉移預測表中，查找所述待預測轉移指令對應預設的轉移預測信息。所述第二查找電路在所述轉移預測表中，查找所述第一查找電路查找到的轉移預測信息對應的程序標識信息；在查找到的程序標識信息與所述待預測轉移指令對應的當前程序標識信息相同時，從所述轉移預測信息中提取目標預測信息；以及，在查找到的程序標識信息與所述當前程序標識信息不相同時，針對所述待預測轉移指令生成隨機預測信息，將所述隨機預測信息確定為所述目標預測信息。