[发明专利]改进的返回堆栈缓存

说明书

本发明涉及改进的返回堆栈缓存。描述了改进的/修改的返回堆栈缓存(RSB)。在一个实施例中，RSB被修改以存储索引值而非地址。当函数被调用时，跟随函数调用的地址被存储在查询表中，并且存储地址的索引被压入到RSB中。当函数返回时，索引从RSB中弹出并且用于识别在查询表中的地址。在另一个实施例中，RSB被修改使得每个条目包括两个或多于两个地址段。当函数被调用时，跟随函数调用的地址被压入到RSB中，并且被存储在RSB中的顶部条目中的地址段中选择的一个地址段中。条目内的一个或多个指针位被设置以指示地址被存储在哪个段中。

技术领域

本公开涉及但不限于返回堆栈缓存。

背景

返回堆栈缓存(RSB)，其也被称为返回地址堆栈(RAS)，用于根据函数预测返回地址。跟随函数调用的该地址被压入到RSB，并且然后当返回被发现时随后弹出。然而，当在其中使用推测时，RSB可能被破坏，这是因为可以推测地执行到堆栈的若干压入和从堆栈的若干弹出。在具有与执行解耦合的预测和取指的处理器架构中，可以每个周期做出预测，并且因此RSB可以变得非常易被破坏，使得单个误推测可能导致多个误推测(由于破坏的RSB的结果)。

针对由于推测执行指令引起的RSB的破坏的一种解决方案是，存储指向做出每个预测时的RSB的顶部的指针。如果预测被证明是错误的，则存储的指针被恢复。这保留RSB的队列，但是由于来自RSB的推测弹出，可能丢失信息。为了解决该问题，可以延伸的想法是存储RSB的顶部和指针，使得可以使用存储的数据恢复至少一个推测性弹出的误推测。

下文描述的实施例不限于解决已知的返回堆栈缓存的任何缺点或全部缺点的实施和操作包括返回堆栈缓存的处理器的方法。

发明内容

本发明内容被提供以引入还将在下文的具体实施方式中进行描述的简化方式的概念的选择。该发明内容不是旨在识别要求保护的主题的关键特征或重要特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。

描述了改进的/修改的返回堆栈缓存(RSB)。在一个实施例中，RSB被修改以存储索引值而不是地址。当函数被调用时，跟随函数调用的地址被存储在查询表中，并且在该索引地址被存储的索引被压入到RSB。当函数返回时，索引从RSB弹出并且用于识别在查询表中的地址。在另一个实施方式中，RSB被修改使得每个条目包括两个或多于两个地址段(address slot)。当函数被调用时，跟随函数调用的地址被压入到RSB并且被存储在RSB中的顶部条目中的地址段中选择的一个地址段中。条目内的一个或多个指针位被设置以指示地址被存储在那个段中。

第一方面提供了操作处理器的方法，方法包括：响应于函数调用，将跟随函数调用的地址存储在查询表中的条目中，并且将条目的索引压入到返回堆栈缓存中；并且响应于函数返回，将最近写入的索引从返回堆栈缓存中移除并且访问在查询表中的移除的索引处存储的地址。

根据第一方面的方法，其中，相比于地址，索引包括数量少的位。

根据第一方面的方法还包括：每次在所述处理器中做出预测时，存储整个所述返回堆栈缓存的副本和指向所述返回堆栈缓存的顶部的指针。响应于识别到误预测，使用在做出所述预测时存储的数据来恢复所述返回堆栈缓存，所述数据至少包括返回堆栈缓存的子集和指向所述返回堆栈缓存的顶部的指针。响应于识别到误预测：移除或无效所述查询表中没有被在所恢复的返回堆栈缓存中引用的每个条目。

根据第一方面的方法还包括：每次在所述处理器中做出预测时，存储所述返回堆栈缓存的子集和指向所述返回堆栈缓存的顶部的指针。

根据第一方面的方法还包括：响应于函数调用，并且在存储跟随所述函数调用的所述地址之前，执行以下操作：确定所述查询表是否是满的；以及响应于确定所述查询表是满的，使用替换算法移除或无效所述查询表中的条目。其中所述替换算法在所述查询表中选择最近最少使用的条目。