[發明專利]管線式電腦系統與指令處理方法

在審

• 申請號: 202011337202.7
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN114546494A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 陳嘉怡
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/30
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 張丹

本公開涉及管線式電腦系統與指令處理方法。管線式電腦系統包含處理器電路以及存儲器電路。處理器電路用以在執行一第一分支指令前根據該第一分支指令的一第一地址獲得該第一分支指令的一第一目標地址以及一第一預測指令的一第二地址，并在該第一分支指令的一預測結果為跳轉成立時依序預先取出該第一目標地址對應的一第一指令與該第一預測指令，其中該第一預測指令之執行順序次于該第一指令的執行順序。存儲器電路用以暫存該第一指令與該第一預測指令。

技術領域

本案是關于電腦系統，尤其是關于具有分支預測機制的管線式電腦系統及其指令處理方法。

背景技術

指令管線化(instruction pipeline)可增加單位時間內被執行的指令數量。為了更進一步提高指令處理的效率，分支預測機制可用來預測分支指令(例如為跳轉指令、返回指令等等)的執行結果，以提前處理后續的指令。然而，當分支指令的預測結果為跳轉不成立(branch not-taken)時，現有的分支預測機制仍無法消除指令處理過程中的多數停頓(bubble)。

發明內容

于一些實施例中，管線式電腦系統包含處理器電路以及存儲器電路。處理器電路用以在執行一第一分支指令前根據該第一分支指令的一第一地址獲得該第一分支指令的一第一目標地址以及一第一預測指令的一第二地址，并在該第一分支指令的一預測結果為跳轉成立時依序預先取出該第一目標地址對應的一第一指令與該第一預測指令，其中該第一預測指令之執行順序次于該第一指令的執行順序。存儲器電路用以暫存該第一指令與該第一預測指令。

于一些實施例中，指令處理方法包含下列操作：在執行一第一分支指令前根據該第一分支指令的一第一地址獲得該第一分支指令的一第一目標地址以及一第一預測指令的一第二地址；以及在該第一分支指令的一預測結果為跳轉成立時依序預先取出該第一目標地址對應的一第一指令與該第一預測指令，其中該第一預測指令之執行順序次于該第一指令的執行順序。

有關本案的特征、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

附圖說明

圖1為根據本案一些實施例繪制一種管線式電腦系統的示意圖；

圖2為根據本案一些實施例繪制一種指令處理方法的流程圖；

圖3A為根據本案一些實施例繪制圖1的管線式電腦系統依序執行多個指令的示意圖；

圖3B為根據本案一些實施例繪制圖3A中多個指令的運行流程圖；

圖4A為根據本案一些實施例繪制圖1的管線式電腦系統依序執行多個指令的示意圖；

圖4B為根據本案一些實施例繪制圖3A中多個指令的運行流程圖；以及

圖5為根據本案一些實施例繪制圖1的管線式電腦系統依序執行多個指令的示意圖。

具體實施方式

本文所使用的所有詞匯具有其通常的意涵。上述之詞匯在普遍常用之字典中之定義，在本案的內容中包含任一于此討論的詞匯之使用例子僅為示例，不應限制到本案之范圍與意涵。同樣地，本案亦不僅以于此說明書所示出的各種實施例為限。

關于本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。如本文所用，用語『電路系統(circuitry)』可為由至少一電路(circuit)所形成的單一系統，且用語『電路』可為由至少一個晶體管與/或至少一個主被動元件按一定方式連接以處理訊號的裝置。

如本文所用，用語『與/或』包含了列出的關聯項目中的一個或多個的任何組合。在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞匯，是用于描述并辨別各個元件。因此，在本文中的第一元件也可被稱為第二元件，而不脫離本案的本意。為易于理解，于各圖式中的類似元件將被指定為相同標號。