[发明专利]数字处理器

说明书

技术领域

本发明一般涉及数字处理器，尤其涉及带转移历史表的处理器，并且此处理器读取多个指令和/或相对于被读取的存储器块具有一任意定位的指令。

技术背景

现代数字处理器，如超标量微处理器，在每一机器周期对多条指令进行译码，调度，并执行。为了对这样的超标量微处理器进行优化设计，有必要在一个机器周期中从存储器读取至少和译码/执行所能处理的一样多的指令。由于所读取的指令字段中可能包括多个转移指令，因此要求设计一个转移历史表地址高速缓冲存储器来预测可能取到的下一个转移指令的位置。为了优化处理器周期，所选择的找出预测转移的方法(即决定那个地址的目标地址)及对那个存储器块的指令读取的初始化必须相对简单。

已经提出并实施了一些转移预测装置，他们各有其优缺点。Emma等人在美国专利No.5,353,421上，对其中的一些方法在多预测转移预测装置中的应用进行了描述。如其中所描述的，借助预测一条转移指令的结果，处理器可以保持流水线充满指令，并且如果转移的结果被正确的预测，可避免流水线中断。Emma等人还提供了转移预测机制的简要历史。

另外，Levitan在美国专利No.5,367,703中进一步描述了一项技术。它使用不同的预测器，根据从用于读取存储器块的指令读取地址到在存储器块中的转移位置的距离，来预测一个转移的结果。对每一可能的距离，预测器各个位的不同集合反映对那个距离的转移的历史。

Veh和Patt，在“Proceedings of the Ninth Annual internationalsynposium on Computer Architecture 1993”上描述了一套预测器，除根据当前转移指令的历史结果外，它还依据一个或多个以前的(在时间上)转移结果。

发明内容

因此，本发明的一个目的就是简化在一个转移历史表中搜寻和选择适当的转移目标地址的操作，转移历史表可以标识出指令读取块中的多个转移指令。

本发明的另一个目的是减少转移历史表选择逻辑的复杂性，并提供一种可扩展至较大规模指令读取块的结构。

根据本发明，本发明的上述目的和其他目的通过在转移历史表入口建立一转移模式字段来实现，它指示出在指令读取块中其它转移的存在(没有被当前入口所定义)。一个实现了本发明的超标量微处理器具有一预测未来转移的改进的系统，它根据一个指令块读取的发生，来预测一个未来的转移。微处理器具有一指令读取装置，它读取可能含有大量转移指令的一个存储器块，此读取装置包括带有一个或多个入口的转移历史表，每一个入口存储着指令读取块内包含的一个转移的转移地址和目标地址及在指令读取块内的模式转移。所存储的转移和目标地址及来自转移历史表的转移模式字段在下一个指令块读取发生时被检索。转移模式字段用于保证只有一个转移入口将被预测。一个执行单元执行转移指令，决定其结果和所述的转移指令正确的目标地址。

附图说明

通过下面对本发明的一个优选实施方式的详细描述，并参考附图，上述的和其他的目的、内容及优点可以得到更好的理解。其中：图1是一个实现了本发明的超标量微处理器的框图；图2是一个更详细表示出转移历史表的框图；以及图3是一个更详细表示出用于转移历史表更新的转移模式产生器的框图和逻辑图。

具体实施方式

本发明可以采用两种不同的转移历史表配置。第一种也是最普遍的一种配置为一高速缓冲存储器，由一n-入口，m-路设置相联高速缓冲存储器组成。表一表示出这样一个转移历史表入口给出的字段。

           表1：转移历史表入口字段定义转移地址—通常称为转移地址字段，本字段不包括索引位，那些位用于对转移历史表寻址。它也不包括在指令读取块中识别转移的起始位置的低位字节。同样，转移地址的高位字节可能也不包括在转移地址字段中。这一字段也被称为抗混淆(anti-alias)字段。转移偏移—转移偏移字段识别指令读取块中的转移的起始位置。有效—这是有效入口。转移目标地址—如果转移指令成功(即，被取中)，下一条被执行指令的存储器位置。