[发明专利]用于预测执行无竞争的锁定指令的方法和装置

说明书

本申请是国际申请日为2005年6月17日、国际申请号为PCT/US2005/021838，国家申请号为200580021048.X、发明名称为“用于预测执行无竞争的锁定指令的方法和装置”的申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及采用存储器锁定指令(对存储器执行读-修改-写的原子操作)的微处理器，更具体地，涉及希望采用可以在无序执行架构中执行的存储器锁定指令的微处理器。

背景技术

现代的微处理器可以在其架构中支持无序执行。各指令可各自被解码为一组对应的微操作，然后在执行前被存储到重新排序缓冲器中。调度器可确定哪些微操作已准备好被执行，并可以不按严格的程序顺序或“无序地”发出上述微操作。当微操作准备引退时，它们可以按程序顺序引退，因此，看上去它们是按程序顺序执行的。

在之前的无序处理器中造成问题的一个指令族是锁定指定族。该锁定指令通常断言某个信号或采用执行原子存储器业务处理的某过程，也就是说，它锁定存储器中的特定位置，以防止其他处理器或同一处理器上的其他线程访问在进行作为其组成部分的加载与存储微操作期间使用的该存储器位置(或等效的高速缓存线)。在不同实施例中，该信号可包括总线信号或高速缓存一致性协议锁定(protocollock)。这些锁定指令的具体实施要求在开始执行锁定指令之前引退(retire)所有先前的指令(按程序顺序)。锁定指令的加载和存储微操作通常被延迟，这使得它们尽可能的被一起执行和引退，以限制处理器保护由上述锁定指令使用的存储器地址或高速缓存线的时间。然而，这样阻止了加载微操作和任何其他介于其间的微操作的预测执行，因此，向程序的关键路径中加入了它们的等待时间。这些具体实施也可能阻止后续的加载操作或其他后续操作的预测执行，从而增加了后续操作的等待时间。实际上，这可能意味着任何用于支持无序处理的重新排序缓冲器可能填满流水线和使该流水线发生停顿，这导致了应用程序的性能进一步下降。

发明内容

根据第一实施例，本发明提供了一种处理器，包括：

预测器，用于作出锁定指令是否会发生竞争的预测；以及

调度器，用于当所述预测表明所述锁定指令不发生竞争时以预测方式发出一组与所述锁定指令对应的微操作；以及

用于确定是否出现了竞争指示的监视器，其中，所述竞争指示包括何时store_with_unlock微操作在高速缓存中未命中。

根据第二实施例，本发明提供了一种处理器，包括：

预测器，用于作出锁定指令是否会发生竞争的预测；

解码器，用于将所述锁定指令解码成load_without_lock微操作和存储微操作；以及

监视器，用于确定是否出现了竞争指示，所述竞争指示包括何时存储微操作在高速缓存中未命中。

根据第三实施例，本发明提供了一种用于预测执行无竞争的锁定指令的方法，包括：

预测锁定指令是否会发生竞争；

当所述预测认为所述锁定指令不会发生竞争时，发出对应于所述锁定指令的load_without_lock微操作；以及

监视竞争指示，所述竞争指示包括何时store_with_unlock微操作在高速缓存中未命中。

根据第四实施例，本发明提供了一种用于预测执行无竞争的锁定指令的装置，包括：

预测锁定指令是否会发生竞争的单元；

当所述预测认为所述锁定指令不会发生竞争时发出对应于所述锁定指令的load_without_lock微操作的单元；以及

监视竞争指示的单元，其中，所述竞争指示包括何时store_with_unlock微操作在高速缓存中未命中。

根据第五实施例，本发明提供了一种用于预测执行无竞争的锁定指令的系统，包括：

第一处理器，该处理器包括预测器和调度器，所述预测器用于预测锁定指令是否会发生竞争，所述调度器用于在所述预测认为所述锁定指令不会发生竞争时以预测方式发出一组对应于所述锁定指令的微操作；

用于确定是否出现了竞争指示的监视器，其中，所述竞争指示包括何时store_with_unlock微操作在高速缓存中未命中；

第一接口，用于将第一处理器耦合到第二处理器；

第二接口，用于将第一处理器耦合到音频输入/输出设备；以及

耦合到所述第二接口的音频输入/输出设备。

根据第六实施例，本发明提供了一种用于预测执行无竞争的锁定指令的系统，包括：