[发明专利]循环退出预测器

说明书

一种处理器[100]包括联接到训练引擎[210]的预测引擎[206]。预测引擎包括循环退出预测器[232]。训练引擎包括联接到循环检测器[254]的循环退出分支监视器[252]。基于多个调用返回级别中的至少一个，所述处理器的所述循环检测器在第一休止时间期间对休止预测块拍摄快照，将所述快照与在第二休止时间的后续休止预测块进行比较，并且基于所述比较，识别循环和所述循环内的循环退出分支，以供所述循环退出分支监视器和所述循环退出预测器用于确定是否覆盖通用条件预测。

背景技术

分支预测是流水线处理处理器用来推测性执行指令的技术。分支预测尝试通过评估处理器采用或不采用分支的可能性来确定分支应采用的适当路径。当分支预测器正确预测要采用的路径时，分支预测会改善指令流水线流。但是，当分支预测器错误地预测路径(分支预测错误)时，结果会浪费处理器时间和资源，因为处理器丢弃推测性执行或部分执行的指令。

典型的分支预测技术利用通用条件预测器进行分支预测。这些通用条件预测器使用相关联的置信度来生成分支预测。然而，当置信度为不可靠时，分支预测器可以生成具有增加的预测错误率的分支预测。增加的预测错误率可能导致整个处理系统中的功率和资源浪费。因此，需要一种改进分支预测错误率的改进的分支预测技术。

附图说明

通过参考附图，可更好地理解本公开，并且它的许多特征和优点对本领域技术人员来说变得显而易见。在不同附图中使用相同附图标号来指示类似或相同项。

图1是根据一些实施方案的包括循环退出预测器以支持分支预测的处理器的框图。

图2是根据一些实施方案的图1的分支预测器的框图。

图3是根据一些实施方案的用于预测分支的方法的流程图。

图4是示出根据一些实施方案的针对休止预测块的标识符的图。

图5是一系列的表，示出了根据一些实施方案的获得处理器中的循环退出预测的置信度的示例。

具体实施方式

推测执行期间的分支预测错误导致流水线处理中的耗功和不当延迟。当错误地做出预测时，预测流水线通常需要刷新，这导致相关联的性能损失。另外，由于例如在错误预测的分支之后的处理指令，已知分支预测错误浪费功率。当内核在多线程模式下运行时(其中共享流水线和其他资源)，在分支预测错误期间还浪费处理带宽。为了减少耗功量以节省功率并改善单线程和多线程性能，图1-5示出了用于执行循环退出预测的处理系统和方法。循环退出预测是一种用于通过循环退出预测来覆盖条件分支预测的技术，该技术提高分支预测的准确性并减少分支预测错误。

图1示出了根据各种实施方案的实现循环退出预测的处理器100的框图。处理器100包括存储器102、指令高速缓存104、指令获取单元106和处理流水线112。指令获取单元106包括分支预测器108。分支预测器108包括联接到预测引擎107的训练引擎109，该预测引擎包括一个或多个分支目标缓冲区(BTB)表110。处理流水线112包括解码单元114、发布单元116、执行单元118和回写单元120。在各种实施方案中，处理系统被包括在计算机处理器内或以其他方式分布在计算机系统内。存储器102包括用于存储指令和数据的任何类型的易失性或非易失性存储器，诸如高速缓冲存储器。指令高速缓存104访问来自存储器102的指令并存储要获取的指令。在各种实施方案中，存储器102和指令高速缓存104包括多个高速缓存级别。此外，处理器100还包括数据高速缓存(未示出)。

在图1中，为了易于说明，描述了指令获取单元106和处理流水线112的简化示例。在各种实施方案中，指令获取单元106和/或分支预测器108是处理流水线112的一部分。处理流水线112还可以包括其他特征，诸如错误检查和处理逻辑、通过处理流水线112的一个或多个并行路径以及本领域中已知的其他特征。虽然图1中示出了通过处理流水线112的正向路径，处理器100的元件之间可以包括其他反馈和信令路径。