[发明专利]一种混合型分支方向预测方法

权利要求书

1.一种混合型分支方向预测方法，用于处理器核，其特征在于，所述方法包括：

首先获取当前指令的虚拟地址，对其进行预解码，根据分支指令的特征对预解码操作之后的指令进行识别并分类；其中，当前指令为分支指令时，获取所述分支指令所属线程的分支历史信息；

其次，基于所述历史分支信息和所述分支指令的虚拟地址，从模式历史表PHT中获取分支指令的分支预测信息，包括：

基于所述分支指令的虚拟地址和所述分支指令的历史分支信息，确定模式历史表PHT的索引值；将索引值作为索引查询所述PHT，获得所述分支指令的分支预测信息。

2.根据权利要求1所述的一种混合型分支方向预测方法，其特征在于，由于所述分支指令的地址是预先设定的，故直接将每一个地址对应一个PHT中的表项，假设每一个表项是一个两比特饱和计数器，因此对于32位的虚拟地址来说，需要2³⁰×2b大小的存储空间，假设指令是字对齐的，不考虑虚拟地址的低两位，显然这样的硬件消耗太过庞大；考虑到并不是所有的指令都是分支指令，因此只取虚拟地址的k比特，来对应PHT中的表项，但是这样会引入新的别名问题，原因是k比特部分相同的不同虚拟地址会对应相同的PHT中的表项，从而对表项中的饱和计数器产生影响，降低分支预测准确度；所以为了避免相互干扰，引入所述分支指令的分支历史信息，与k比特的虚拟地址结合之后对应PHT中的表项。

3.根据权利要求2所述的一种混合型分支方向预测方法，其特征在于，当确定与所述PHT表项的对应关系，即确定PHT的索引值时，可以首先确定分支历史信息的位宽k，然后将所述分支指令的虚拟地址经过哈希处理得到k比特数据，最后通过按位异或、拼接方式得到最终的k比特PHT索引值。

4.根据权利要求1所述的一种混合型分支方向预测方法，其特征在于，将当前所述分支指令通过三条预测通路，使用不同的状态机描述，分别产生预测结果，包括：

a)将当前分支指令的虚拟地址经哈希处理后得到与所述分支指令历史信息相同位宽的数据；

b)分别使用基于两比特饱和计数器、两比特滞后计数器以及一比特饱和计数器所组成的三条PHT预测通路；

c)将所述分支指令历史信息与经哈希处理后的数据进行操作，合并信息，得到新的数据，索引三条预测通路的PHT得到所述分支指令预测信息；通过所述PHT内部三种计数器的状态信息判断所述分支指令是否发生跳转。

5.根据权利要求4所述的一种混合型分支方向预测方法，其特征在于，采集每条通路产生的预测结果，对于该条通路进行训练，包括：

a)在BTB内为所述三条通路分别设置一个计数器域；

b)根据所述计数器域内计数器的值判断哪条通路有更好的预测准确率，当某一计数器值最大时认为该条通路对于所述分支指令具有较高的预测准确度；

c)当再次执行所述分支指令时，将会选择该条通路提供的预测结果作为所述分支指令的最终预测结果。

6.根据权利要求5所述的一种混合型分支方向预测方法，其特征在于，所述BTB为分支目标缓存，与Cache结构相似，主要存放着分支指令的目标地址；所述计数器的计数方式，包括：

所述计数器均为具有相同位宽的有符号数；

当最终分支预测结果错误时，所述各个计数器均进行相应的减操作，当分支预测结果正确时，仅当所述预测计数器之和的绝对值小与某一阈值时，所述各个计数器才进行相应的加操作。

7.根据权利要求6所述的一种混合型分支方向预测方法，其特征在于，引入具有优先级编码的预测算法，包括：

当所述BTB内计数器域内的计数值不相等时，优先使用所述计数器值最大的一种所属的PHT预测通路的结果作为最终预测结果；

当所述BTB内计数器域内的计数值相等时，优先使用两比特饱和计数器所对应的PHT预测通路的结果作为最终预测结果。