[发明专利]用于分支预测机制的统计校正

说明书

用于分支预测的系统及方法包含被配置成执行至少一个分支指令的处理器。所述处理器包含被配置成提供对所述至少一个分支指令的分支预测的分支预测机制，及统计校正表格SCT，其被配置成指示由所述分支预测机制提供的所述分支预测的分支预测准确性是否比分支指令的统计偏向差。所述处理器的执行管线被配置成如果至少所述分支预测准确性比所述统计偏向差，则在对应于所述统计偏向的方向上推测性地执行所述分支指令。

技术领域

所公开的方面涉及处理系统中的分支预测。更具体来说，示范性方面涉及使用统计校正改进分支预测准确性。

背景技术

处理系统可以采用引起控制流变化的指令，例如条件性分支指令。条件性分支指令的方向是基于条件的评估方式，但评估可能仅在处理器的指令管线的深处已知。为了避免管线停滞直到已知评估为止，处理器可以采用分支预测机制以在管线的早期预测条件性分支指令的方向。基于预测，处理器可以从两条路径中的一条中的预测地址推测性地提取并执行指令——从分支目标地址开始的“采用”路径，或从条件性分支指令之后的下一顺序地址开始的“未采用”路径。

当条件被评估且实际分支方向被确定时，如果分支被错误预测(即，执行遵循错误的路径)，则可以从管线中清空推测性地提取的指令，且可以从正确的下一地址提取正确路径中的新指令。因此，改进条件性分支指令的分支预测准确性能减轻与错误预测及错误路径指令的执行相关联的损失，且能对应地改进处理系统的性能及能量利用。

传统的分支预测机制可以包含一或多个状态机，所述状态机可以运用过去及当前分支指令的评估历史加以训练。但在一些情境下，这些分支预测机制可能无法准确地预测分支指令的方向。例如，在没有充分的历史来为特定分支指令提供可靠的分支预测的情况下，或在正预测的分支指令与可用历史并不相关时，分支预测的准确性可能会受到影响。因此，在一些情况下，分支预测机制可能无法减轻与错误预测及错误路径指令的执行相关联的上述损失。

此外，在一些情况下，分支指令的常规分支预测机制甚至可能不如分支指令行为的统计偏向准确。例如，如果在统计上看出分支指令在执行分支指令的90％时间内被执行，则预测分支指令始终与其统计偏向(采用或未采用)一致将仅会导致分支指令在10％的时间内被错误预测。因此，如果分支预测机制导致在超过10％的时间内错误预测了分支指令，则相比每次执行分支指令时遵循分支指令的统计偏向，所述分支预测机制将较差(即，较不准确)。

因此，所属领域中存在改进分支预测机制的准确性，同时避免常规实施方案的前述缺点的公认需求。

发明内容

本发明的示范性方面涉及用于分支预测的系统及方法。各方面包含例如通过使用统计校正表格(SCT)确定由分支预测机制提供的分支预测准确性是否比分支指令的统计偏向差。SCT中用于分支指令的条目(如果存在)包括如下的指示：由分支预测机制针对分支指令作出的错误预测数目；分支指令评估为采用方向的次数；及分支指令评估为未采用方向的次数。如果至少分支预测准确性比统计偏向差，则可以在对应于统计偏向的方向上推测性地执行分支指令。可以在推测性执行中使用一或多个额外试探法。

例如，示范性方面涉及一种分支预测方法，其包括确定由分支预测机制提供的分支预测准确性是否比分支指令的统计偏向差；及如果至少分支预测准确性比统计偏向差，则在对应于统计偏向的方向上推测性地执行分支指令。

另一示范性方面涉及一种设备，其包括被配置成执行至少一个分支指令的处理器。处理器包括分支预测机制，其被配置成提供对至少一个分支指令的分支预测；统计校正表格(SCT)，其被配置成指示由分支预测机制提供的分支预测的分支预测准确性是否比分支指令的统计偏向差；及执行管线，其被配置成如果至少分支预测准确性比统计偏向差，则在对应于统计偏向的方向上推测性地执行分支指令。

又一示范性方面涉及一种设备，其包括用于确定由分支预测机制提供的分支预测准确性是否比分支指令的统计偏向差的装置，及用于如果至少分支预测准确性比统计偏向差，则在对应于统计偏向的方向上推测性地执行分支指令的装置。