[发明专利]快速处置分支指令预测错误的流水线处理器装置无效

专利信息
申请号: 201110287565.9 申请日: 2011-09-26
公开(公告)号: CN102360282A 公开(公告)日: 2012-02-22
发明(设计)人: 严晓浪;高金加;孟建熠;杨军 申请(专利权)人: 杭州中天微系统有限公司
主分类号: G06F9/38 分类号: G06F9/38
代理公司: 杭州天正专利事务所有限公司 33201 代理人: 王兵;王利强
地址: 310012 浙江省杭州*** 国省代码: 浙江;33
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摘要: 一种快速处置分支指令预测错误的流水线处理器装置,包括至少按顺序依次包含取指、解码、发射、执行、退休段的流水线处理器,以及分支预测单元,用于提前预测分支方向和目标地址;分支结果检测单元,用于计算实际分支方向和目标地址,并与分支预测单元传递下来的预测分支方向和目标地址进行比较,判定是否发生分支预测错误;分支取指重定向单元,用于接收检测结果和实际分支目标地址,若分支预测错误,则立即通知取指部件;流水线控制单元,用于接收分支结果检测单元产生的检测结果,若发现分支预测错误,则负责控制各级流水线处置分支预测错误。本发明能消除或大大减少分支指令预测错误导致的流水线空操作、提升流水线处理器性能。
搜索关键词: 快速 处置 分支 指令 预测 错误 流水线 处理器 装置
【主权项】:
一种快速处置分支指令预测错误的流水线处理器装置,包括至少按顺序依次包含取指、解码、发射、执行、退休段的流水线处理器,其中取指部件负责从指令存储器中获取指令送到解码部件,解码部件负责译码指令的功能并将指令送入发射部件,发射部件将操作数准备就绪的指令推入执行部件,执行部件完成指令的计算并将结果和执行完成信息一起压入退休部件,退休部件等待指令变为最老后退休指令并完成寄存器文件和处理器状态的更新;其特征在于:所述流水线处理器装置还包括:分支预测单元,位于流水线执行部件之前,用于提前预测分支方向和目标地址,控制取指部件在预测目标地址上进行预取,并将预测方向和地址传递给分支结果检测单元;分支结果检测单元,用于计算实际分支方向和目标地址,并与分支预测单元传递下来的预测分支方向和目标地址进行比较,若比较结果不一致,则发生分支预测错误,并将预测结果传送到分支取指重定向单元和流水线控制单元;分支取指重定向单元,用于接收分支结果检测单元产生的检测结果和实际分支目标地址,若分支预测错误,则立即通知取指部件在实际分支目标地址上进行取指;流水线控制单元,用于接收分支结果检测单元产生的检测结果,若发现分支预测错误,则负责控制各级流水线处置分支预测错误,具体过程如下:当分支指令预测错误被检测到时,所述流水线控制单元立即清空取指部件和解码部件,消除取指部件和解码部件中错误分支路径上的所有指令,保证后续取指部件和解码部件中的指令均为正确分支目标地址上预取的指令; 当分支指令预测错误被检测到时,所述流水线控制单元立即停止解码部件向发射部件传送正确分支目标地址上预取的指令;当分支预测错误指令在退休部件中变为最老指令而被退休时,所述流水线控制单元立即解除解码部件向发射部件传送指令的停止状态,此时若解码部件中的指令有效,则可以立即传送到发射部件,若解码部件中没有指令,则等待流水线依次填充;当分支预测错误指令在退休部件中变为最老指令而被退休时,所述流水线控制单元立即清空从发射到退休的各段流水线中的错误分支路径上的指令。
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