[发明专利]用于在微处理器中对存储的预测性早期分配的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于在微处理器中对存储的预测性早期分配的系统和方法。更具体地，本发明涉及一种系统和方法，当存储数据队列项包括匹配完成指令标签的可中断指令标签时，其用于重新分配(deallocating)存储数据队列项。

背景技术

当令的处理器使用存储数据队列作为“驿站(staging)”区域，以将数据存储到存储器中。当处理器遇到用于存储数据的指令时，处理器标识在存储数据队列中可用的项，并且将该指令的指令标签(ITAG)与该数据一起，存储到可用的存储数据队列项中。该存储数据队列项保存该数据直到相应的指令开始完成，此时该存储数据队列将数据存储到存储器中，并且重新分配存储数据队列项。这种重新分配使得该存储数据队列项对其它指令可用。

现有技术发现的挑战是：当在存储数据队列没有可用的存储数据队列项而处理器试图处理存储指令时，处理器的流水线(pipeline)可能停顿。在此情形中，该流水线等待直到存储数据队列项被重新分配，并且此时，将指令的标签与该数据一起存储到被重新分配的存储数据队列项中。

一种用于最小化流水线停顿的方法是增加存储数据队列中的存储数据队列项的数目。然而，该方法发现的挑战是，增加存储数据队列项的数目增加了处理器的硅成本和功率要求。

因此，需要的是一种通过增加存储数据队列项可用性而不增加处理器的硅和功率要求、最小化处理器停顿的系统和方法。

发明内容

已经发现，当存储数据队列项包括匹配完成指令标签的可中断指令标签时，利用用于早期重新分配存储数据队列项的系统和方法解决前述的挑战。指令分派单元标识可中断指令(例如，分支或陷阱(trap)指令)，并且加载其指令标签(可中断指令标签)到可中断指令标签寄存器中。加载存储单元取出可中断指令标签，并且将其包括在随后的存储数据队列项中。当完成逻辑处理可中断指令时，比较逻辑比较完成可中断指令的标签(完成指令标签)与包括在存储数据队列项中的可中断指令标签。接着重新分配逻辑重新分配包括匹配完成指令标签的可中断指令标签的存储数据队列项。

指令分派单元标识可中断指令，并且加载可中断指令的指令标签到可中断指令标签寄存器中。当加载存储单元从指令分派接收存储指令时，加载存储单元用1)存储指令的指令标签、2)加载到可中断指令标签寄存器中的可中断指令标签、以及3)存储数据加载存储数据队列项。存储数据队列保持该存储数据队列项直到：1)完成和重新分配逻辑重新分配特定的存储数据队列项用于存储；或者2)如在不正确的分支预测情况下，存储数据队列项冲走(flush out)。

完成逻辑选择完成指令并且发送它的标签(即，完成指令标签)到比较逻辑。比较逻辑的一个部分比较完成指令标签与包括在存储数据队列中的每个指令标签。结果，存储重新分配逻辑标识包括与完成指令标签相同的指令标签的存储数据队列项，并且请求存储数据队列相应地重新分配那些标识的存储数据队列项。存储数据队列重新分配存储数据队列项，并且存储它们的存储数据在低级高速缓冲存储器中。

比较逻辑的另一个部分比较完成指令标签与包括在存储数据队列中的每个可中断指令标签。接着，存储重新分配逻辑标识包括匹配完成指令标签的可中断指令标签的存储数据队列项。这样，存储重新分配逻辑请求存储数据队列也重新分配那些标识的存储数据队列项，因此在早期重新分配了存储数据队列项。

前文是概述并且因此必然包括对细节的简化、一般化和省略；因此，本领域技术人员将认识到，该概述仅仅是图示性的，并且不旨在任何形式的限制。本发明的其他方面、创造性的特征和优点，如仅仅由权利要求书定义的，在下面提出的非限制性的详细描述中将变得明显。

附图说明

通过参照附图，本发明可以被更好理解，并且使得其许多目的、特征和优点对本领域技术人员明显。

图1是示出基于可中断指令标签在早期重新分配存储数据队列项的设备的高级图；

图2是示出重新分配逻辑的详细图，该重新分配逻辑重新分配包括匹配完成指令标签的可中断指令标签的存储数据队列项；

图3是示出加载到可中断指令标签寄存器中的可中断指令标签的图，该可中断指令标签寄存器又将可中断指令标签与随后的指令相关联；

图4是示出在标识可中断指令、将它们对应的指令标签加载到可中断指令标签寄存器中、以及将随后的指令与相应的可中断指令标签一起存储到存储数据队列项中采取的各步骤的流程图；

图5是示出在重新分配存储数据队列项中采取的各步骤的流程图，该存储数据队列项包括匹配完成指令标签的可中断指令标签；以及