[发明专利]使用正在进行中的分支指令的基于置信度的加权的动态管线节流

说明书

用于操作处理器的系统和方法包含基于用于预测所述处理器的指令管线中的正在进行中的分支指令的方向的计数器，确定与所述正在进行中的分支指令相关联的置信度水平，例如，高、低和中等置信度水平。确定与置信度水平中的每一个相关联的正在进行中的分支指令的数目。计算用对应于所述置信度水平的权数加权的所述数目的加权和，且将所述加权和与阈值比较。可基于所述比较确证节流信号，以指示将在所述指令管线的管线级中对指令节流。

技术领域

所公开的方面涉及处理器中的功率降低。更明确地说，示范性方面是针对通过基于与正在进行中的分支指令的预测相关联的置信度水平加权正在进行中的分支指令进行的处理器的指令管线的动态节流。

背景技术

处理器指令管线被设计成在连续时钟循环中处理多个管线级中的指令。为了改善性能，可按指令管线中的程序次序执行一些指令，其中，像分支指令的指令可基于其方向的预测来推测性地执行。如果一个分支指令被预测为“选取”，那么将控制流转移到选取的分支指令的分支目标地址，且将从分支目标地址提取和处理指令。如果分支指令被预测为“不选取”，那么控制流不改变，且在所述分支指令后的指令将不提取和处理。在任一情况下，如果将分支不正确地预测(或误预测)为选取或不选取，那么将已沿着错误路径提取和执行指令，并且一旦在不正确地预测分支后的若干时钟循环实现误预测，那么这些错误路径指令将被冲掉或抛掉。因此，提取和执行错误路径指令导致处理器的不必要的功率消耗和资源利用。

减小与错误路径指令相关联的功率消耗的常规方法涉及确定在处理器管线中仍然未解析或正在进行中的推测性地执行的分支的数目。基于这数目(例如，如果其高于或低于指定阈值)，那么进行是否节流新指令的提取的决策。这方法是基于以下概念：如果大量分支指令未解析，那么存在这些分支指令中的至少一些被误预测的较高可能性，并因此归因于这些可能的误预测，可提取和执行至少一些错误路径指令。因此，根据这方法，停止提取未来指令(或，如本文中所提及，将管线节流)，直到管线中的正在进行中的分支指令的数目减少。

然而，以上常规方法患有以下缺点：所有正在进行中的分支指令基本上被作为具有相同误预测可能性来对待。在实际应用中，这假定可能不正确，因为预测准确性对于不同分支指令可变化。因此，归因于应用节流的不准确的方式，管线节流的常规方法可有损性能。

因此，在所属领域中存在避免以上描述的常规方法的缺点且减少与错误路径指令相关联的浪费的功率消耗同时将对性能的任何影响最小化的需求。

发明内容

本发明的示范性方面涉及用于操作处理器的系统和方法。示范性系统和方法涉及基于用于预测正在进行中的分支指令的方向的计数器，确定与处理器的指令管线中的正在进行中的分支指令相关联的置信度水平，例如，高、低和中等置信度水平。确定与置信度水平中的每一个相关联的正在进行中的分支指令的数目。计算用对应于置信度水平的权数加权的数目的加权和，且将加权和与阈值比较。所述比较可按高准确性显露正在进行中的分支指令被正确地预测还是误预测的指示，和对应地，在管线中存在错误路径指令的可能性。如果以此方式确定在所述管线中有可能存在为错误路径指令，那么在本公开的示范性方面中，可提供节流信号以指示将在指令管线的管线级中对指令节流。对应地，可基于节流信号来节流指令的处理，例如，在指令管线的任一管线级，例如，提取级、解码级等。以此方式，可减少与提取和/或执行指令管线中的错误路径指令相关联的浪费的功率消耗。

因此，示范性方面是针对一种操作处理器的方法，所述方法包括确定与所述处理器的指令管线中的正在进行中的分支指令相关联的置信度水平，确定与所述置信度水平中的每一个相关联的正在进行中的分支指令的数目，确定用对应于所述置信度水平的权数加权的所述数目的加权和，将所述加权和与阈值比较，和基于所述比较提供节流信号以指示将在所述指令管线的管线级中对指令节流。