[發明專利]一種指令替換方法、裝置、處理器、電子設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202011275098.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112379929B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 時興;崔澤漢
• 申請（專利權）人: 海光信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 衡滔

本申請提供一種指令替換方法、裝置、處理器、電子設備及存儲介質。方法包括：接收分支片段信息，分支片段信息包括至少一組指令和每組指令對應的第一地址信息；針對每組指令利用預設替換規則從指令緩存中確定目標緩存行，將指令寫入目標緩存行中以替換目標緩存行中原有的指令；預設替換規則包括：判斷指令緩存中是否存在包括第一地址信息相同的緩存行；若包括，則將包括第一地址信息的緩存行作為目標緩存行；若不包括，則判斷指令緩存中是否包括被標記為不可用的緩存行；若包括，則將被標記為不可用的緩存行作為目標緩存行。本申請實施例從一定程度上保證了指令緩存中分支片段的完整性，提高了指令緩存的可用性。

技術領域

本申請涉及計算機技術領域，具體而言，涉及一種指令替換方法、裝置、處理器、電子設備及存儲介質。

背景技術

現有技術中，為了提高處理器前端的性能，可以從處理器前端取指令的帶寬和取指令的延時兩方面進行改進。Moksha中采用的指令緩存Uop?Cache來緩存最近一段時間內經常使用的指令，在取指令時，若發現一段時間Uop?Cache一直命中，處理器將從IC?Decode模式切換到Uop?Cache模式，由Uop?Cache直接發送指令到Dispatch，不需要經過IC和Decode模塊。相比于IC?Decode模式，Uop?Cache模式有更大的帶寬和更小的延時。

由于Uop?Cache中的存儲空間有限，當Uop?Cache的容量被占滿，又有新的指令需要存入Uop?Cache中時，則需要將已經存入Uop?Cache中的部分指令取出，將新的指令存入對應的位置。Uop?Cache的替換策略是關系到Uop?Cache性能的關鍵算法。如果指令能盡量多的由Uop?Cache提供給執行單元，那處理器的處理速度就會提升。

現有的Uop?Cache多采用LRU替換算法，即在進行替換時，先從Uop?Cache中查找地址信息(tag)相同的行(way)作為目標緩存行；如果沒有tag相同的緩存行，再找最近最少使用的緩存行作為目標緩存行。用新的指令替換掉目標緩存行中的指令。

這種方案在替換過程中選中的目標緩存行可能屬于不同的分支片段，而UopCache中緩存的內容具有連續性，即如果一個緩存在Uop?Cache中的分支片段中的一部分被替換掉，那么該分支片段在Uop?Cache中的其他部分都是無效的。因此，最近最少使用(Least?Recently?Used，LRU)的替換算法會導致Uop?Cache中的多個分支無效，從而降低了Uop?Cache的可用性。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種指令替換方法、裝置、處理器、電子設備及存儲介質，用以解決現有技術中Uop?Cache可用性低的問題。

第一方面，本申請實施例提供一種指令替換方法，包括：接收分支片段信息，所述分支片段信息包括至少一組指令和每組指令對應的第一地址信息；針對每組指令，利用預設替換規則從指令緩存中確定目標緩存行，將所述指令寫入所述目標緩存行中，以替換目標緩存行中原有的指令；其中，所述預設替換規則包括：判斷所述指令緩存中是否存在包含第一地址信息相同的緩存行；若包括，則將包括所述第一地址信息的緩存行作為所述目標緩存行；若不包括，則判斷所述指令緩存中是否包括被標記為不可用的緩存行；若包括，則將被標記為不可用的緩存行作為所述目標緩存行。

本申請實施例中，若有指令需要寫入Uop?Cache中時，優先選擇地址信息相同的緩存行，若沒有地址信息相同的緩存行則將Uop?Cache中不可用的緩存行為目標緩存行，降低了打破Uop?Cache中存儲的分支片段的可能，提高了Uop?Cache的可用性。