[发明专利]分支置信度节流

说明书

一种处理系统包括处理器[100]，所述处理器具有分支预测器[108]，所述分支预测器包括一个或多个分支目标缓冲器表[110]。所述处理器还包括分支预测流水线[122]，所述分支预测流水线包括节流单元[124]和不确定度累加器[130]。所述处理器为由所述分支预测器生成的多个分支预测中的每一个指派不确定度值[132]，并且将所述多个分支预测中的每一个的所述不确定度值添加到与所述不确定度累加器相关联的累加不确定度计数器[134]。所述分支预测流水线的所述节流单元基于所述累加不确定度计数器来对所述分支预测流水线的操作进行节流。

背景技术

处理单元使用分支预测来预测分支指令的结果，使得处理单元可在处理单元评估分支指令之前沿循预测的分支开始推测性地执行指令。为了预测分支指令的结果，处理单元使用分支预测结构中的信息，该分支预测结构诸如将程序的流程重定向到任意指令的间接分支预测器、包括在处理单元上执行的子例程的返回地址的返回地址堆栈、预测条件分支的方向(采取或不采取)的条件分支预测器，以及包括预测分支指令的位置、类型和目标地址的信息的分支目标缓冲器。

分支预测结构的一些实现方式使用由先前或当前在处理单元上执行的进程所执行的分支指令的结果的分支历史。例如，如果分支指令先前90％的时间将程序流程定向到第一地址并且10％的时间定向到第二地址，则分支预测结构中的对应的条目预测分支指令将程序流程定向到第一地址，从而允许进程沿着以第一地址开始的分支推测性地执行指令，而无需等待分支指令的评估。如果预测的分支在分支指令被评估时证明是错误的，则暂停沿着错误地预测的分支的推测性执行，并且处理单元的状态回滚到在分支指令处的状态以开始沿着正确的分支执行。更具体地，分支预测单元和获取单元两者都回滚以从分支的正确目标或者在该分支之后的地址(如果未采取该分支的话)进行处理。

附图说明

通过参考附图，可更好地理解本公开，并且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员来说是显而易见的。在不同的附图中使用相同的附图标记指示类似或相同的项。

图1是根据一些实施方案的处理器的框图。

图2是根据一些实施方案的在单线程模式下的预测流水线节流的图。

图3是根据一些实施方案的在多线程模式下的预测流水线节流的图。

图4是根据一些实施方案的用于对分支预测流水线进行节流的方法的流程图。

具体实施方式

当分支预测器错误地预测要获取的指令序列时，推测性执行会造成处理器的工作被浪费。这种浪费的工作因沿循预测的分支处理指令而浪费功率。当核心在其中共享流水线和资源的多线程模式下运行时，错误的分支预测还会浪费处理带宽。

在各种分支预测流水线中，位于预测流水线的前端的分支预测器在每个周期都预测应从中获取指令的地址。对于许多周期来说，不知道所作出的预测是否正确。只要预测是正确的，保持预测流水线充满在计算方面就是高效的。然而，当错误地作出预测时，需要刷新预测流水线，这导致与刷新相关的性能损失。作出错误预测的另一个损失在于，不仅浪费了资源来执行沿着错误路径的指令，而且在同一系统上运行的其他线程也受损，因为错误地预测的路径消耗了其他线程原本可使用的资源。例如，在单线程模式下，当前的解决方案没有解决由重定向引起的浪费的工作。在多线程模式下，计算资源的竞争性共享是基于假设每个线程都在正确路径上执行指令而不考虑来自不同线程的潜在误预测的公平性准则。