[发明专利]预取单元、数据预取方法以及微处理器

权利要求书

1.一种预取单元，设置于具有一快取存储器的一微处理器中，包括：

其中上述预取单元用以接收对一存储器区块的多个地址的多个存取要求，每一存取要求对应上述存储器区块的地址中的一个，并且上述存取要求的地址随着时间函数非单调性地增加或减少；

一储存装置；以及

一控制逻辑，耦接至上述储存装置，其中当接收到上述存取要求时，上述控制逻辑则用以：

维持上述储存装置中的上述存取要求的一最大地址以及一最小地址，以及上述最大地址以及最小地址的变化的计数值；

维持上述存储器区块中最近被存取的快取线的一历史记录，上述最近被存取的快取线是与上述存取要求的地址相关；

根据上述计数值，决定一存取方向；

根据上述历史记录，决定一存取样态；以及

根据上述存取样态并沿着上述存取方向，将上述快取存储器内尚未被上述历史记录指示为已存取的快取线预取至上述存储器区块中。

2.如权利要求1所述的预取单元，其中上述控制逻辑还用以在上述存储器区块中最近被存取的快取线的数量大于一既定值之前，暂缓上述预取的操作。

3.如权利要求2所述的预取单元，其中上述既定值至少为9。

4.如权利要求2所述的预取单元，其中上述既定值至少为上述存储器区块中快取线的数量的百分之十。

5.如权利要求1所述的预取单元，其中为了根据上述计数值决定上述存取方向，上述控制逻辑用以：

当上述最大地址的变化的计数值与上述最小地址的变化的计数值之间的差值大于一既定值时，决定上述存取方向是向上；以及

当上述最小地址的变化的计数值与上述最大地址的变化的计数值之间的差值大于上述既定值时，决定上述存取方向是向下。

6.如权利要求1所述的预取单元，其中上述控制逻辑还用以在上述最大地址的变化的计数值与上述最小地址的变化的计数值间的差值的绝对值大于一既定值之前，暂缓上述预取操作。

7.如权利要求1所述的预取单元，其中：

上述历史记录包括一位遮罩，上述位遮罩用以指出上述最近被存取的快取线，并且上述最近被存取的快取线是与上述存储器区块的地址所相关；

当接收到上述存取要求时，上述控制逻辑还用以：

计算上述位遮罩中的上述最近被存取的快取线的一中间指标暂存器；以及

当上述中间指标暂存器的左侧的上述位遮罩的N位与上述中间指标暂存器的右侧的上述位遮罩的N位匹配时，为多个个不同的位周期中的每一个，增加上述位周期所相关的一匹配计数器的计数值，其中N为上述位周期中的位数。

8.如权利要求1所述的预取单元，其中为了根据上述位遮罩决定上述存取样态，上述控制逻辑用以：

检测上述位周期的一个所相关的上述匹配计数器与上述位周期的其它者所相关的上述匹配计数器之间的差值是否大于一既定值；以及

决定被上述位遮罩的上述中间指标暂存器的其中一侧的N位所指定的上述存取样态，其中N为上述位周期的一个的位数，上述位周期的上述一个所具有的相关匹配计数器与上述位周期的其它者所具有的相关匹配计数器之间的差值大于上述既定值。

9.如权利要求8所述的预取单元，其中为了根据上述存取样态并沿着上述存取方向，将上述存储器区块中被上述位遮罩标指为最近尚未被存取的快取线预取至上述快取存储器中，上述控制逻辑用以：

沿着上述存取方向，分派一搜寻指标器以及距离上述中间指标器N位的上述存取样态；以及

当上述搜寻指标器上的上述存取样态中的位指示一存取时，预取上述搜寻指标器上的上述位遮罩中的上述位所相关的快取线。

10.如权利要求9所述的预取单元，其中为了根据上述存取样态并沿着上述存取方向，将上述存储器区块中被上述位遮罩标指为最近尚未被存取的快取线预取至上述快取存储器中，上述控制逻辑用以：

根据上述存取方向，增加/减少上述搜寻指标器的值；以及

当增加/减少后的上述搜寻指标器上的上述存取样态中的位指示一存取时，预取上述已增加/减少的上述搜寻指标器上的上述位遮罩中的上述位所相关的快取线。