[发明专利]循环缓冲器学习

说明书

技术领域

本发明一般涉及处理器，尤其涉及识别和学习指令流内的循环的特性的方法和机构。

背景技术

现代的处理器通常是以流水线方式多级地构成的。典型的流水线通常包括用于提取指令、解码指令、映射指令、执行指令、随后把结果写入另一个单元（比如寄存器）的独立单元。微处理器的取指令单元负责向处理器流水线的下一级提供持续的指令流。典型地，取指令单元利用指令高速缓存使流水线的剩余部分被连续供给指令。在完成其所需功能的时候，取指令单元和指令高速缓存趋于消耗相当大量的功率。现代微处理器的目标是尽可能多地减少功率消耗，尤其是对用在电池供电设备中的微处理器来说更是如此。

在许多软件应用中，为了进行特定功能或任务，相同的软件步骤可能被重复多次。在这些情况下，即使相同的指令循环正在继续执行，取指令单元也会提取指令从而消耗功率。如果可以检测所述循环并将其高速缓存在循环缓冲器中，那么在执行循环的同时，取指令单元可被关闭从而减少功率消耗。然而，当循环包括多个分支时，难以检测和学习程序代码内的指令循环。在把循环高速缓存在循环缓冲器中之前，准确地判定循环是否无变化也是富有挑战性的。

发明内容

公开检测和跟踪指令流内的循环的设备、处理器和方法。处理器流水线可包括循环缓冲器和循环缓冲器控制单元。循环缓冲器控制单元可检测指令流中的循环终止分支。在一个实施例中，当循环缓冲器控制单元检测到循环终止分支时，控制单元可锁存循环终止分支的指令地址，可设置循环检测标记，并可启动循环迭代计数器和微操作计数器。

下次检测到相同的循环终止分支时，控制单元可比较微操作计数器的值和循环缓冲器的大小。如果微操作计数器的值大于循环缓冲器的大小，那么该候选循环不能被保存在循环缓冲器中，从而将终止循环跟踪。如果微操作计数器小于循环缓冲器的大小，那么可在该循环的多次迭代期间跟踪该循环的内容。对循环的每次迭代来说，如果在迭代期间循环的内容保持不变，那么循环迭代计数器可递增并可继续循环跟踪。

在一个实施例中，可在循环的每次迭代期间跟踪循环的跳转分支。在循环的第一次迭代期间，从循环的起点到各个跳转分支的距离可被保存在分支跟踪表中，在循环的后续迭代期间，可以比较当检测到分支时微操作计数器的值和保存在分支跟踪表中的对应值。如果从循环的起点到循环的各个分支的距离无变化，那么可继续循环跟踪。当循环迭代计数器的值超过预定阈值时，那么该循环可被高速缓存在循环缓冲器中。可从循环缓冲器读取循环并关闭取指令单元，直到该循环终止为止。

鉴于这里介绍的方法的以下详细说明，对本领域的普通技术人员来说，这些和其它特征和优点将变得明显。

附图说明

结合附图参考以下说明，可更好地理解方法和机构的上述优点以及另外的优点，在附图中：

图1图解说明集成电路的一部分的一个实施例。

图2是图解说明处理器核心的一个实施例的方框图。

图3是图解说明处理器流水线的前端的一个实施例的方框图。

图4图解说明取指令和解码单元内的循环缓冲器的另一个实施例的方框图。

图5是样本循环的一个实施例。

图6图解说明循环缓冲器控制单元的一个实施例。

图7是图解说明跟踪候选循环的方法的一个实施例的概括流程图。

图8是系统的一个实施例的方框图。

图9是计算机可读介质的一个实施例的方框图。

具体实施方式

在下面的说明中，记载了众多的具体细节以充分理解这里提供的方法和机构。然而，本领域的普通技术人员应认识到可在没有这些具体细节的情况下实践各种实施例。在一些情况下，未详细示出公知的结构、组件、信号、计算机程序指令和技术以避免模糊这里说明的方法。应理解，为了例示的简单和清楚起见，附图中所示的元件不一定是按比例绘制的。例如，可相对于其它元件夸大一些元件的尺寸。

本说明书包括对“一个实施例”的引用。出现在不同上下文中的短语“在一个实施例中”不一定指的是相同实施例。可按照与本公开一致的任何适当方式组合特定的特征、结构或特性。此外，如在本申请内使用的，词语“可以”是允许性使用的(即，意味有可能)，而不是强制性的(即，意味必须)。类似地，用语“包括”意味包含但不限于。

术语：下面的段落提供存在于本公开(包括附加的权利要求书)中的各个术语的定义和/或上下文：