[发明专利]一种低成本高带宽的微处理器取指方法及其取指结构

摘要

一种低成本高带宽的微处理器取指方法及其取指结构，取指方法包括首先将cache存储器划分成多个子存储体并行的存储结构；然后将连续取指的指令分布在不同的子存储体中；若取指包的起始地址不对应cache行中首个子存储体，则采取跨越子存储体的存储行方式进行取指；针对除末尾子存储体外的其它子存储体，设置地址自增逻辑，根据当前取指包的地址自动决定访问该子存储体的当前行还是下一行；最后设置指令序列调整逻辑，对除末尾子存储体外的子存储体，将跨行访问造成顺序与原始指令序列颠倒的指令依次调整，并按序将最终指令序列发送给处理器。本发明还公开了应用该取指方法的取指结构，通过较少的存储体满足了单周期读取多条指令的需求。

主权项

一种低成本高带宽的微处理器取指方法，其特征在于：首先，将统一的cache存储器划分成多个子存储体并行的存储结构；若微处理器的取指和执行宽度均为M，则将cache存储器划分成M个子存储体，每个子存储体具有一个读端口并且能独立的进行取指访问；然后，将位于相同cache行中的所有指令分别依次缓存在子存储体中，相邻上下两行首尾相接，使得连续取指的指令分布在不同的子存储体中；其次，若取指包的起始地址不对应cache行中首个子存储体时，则采取跨越子存储体的存储行方式进行取指，使有限的子存储体在可变的取指地址条件下能够获得所需的访问带宽；若一个cache行中包含有N个指令字，且N≥M，每次取指包的起始地址对应于cache行中任意一个指令字的概率是完全相等的，则当取指包起始地址对应于cache行中的第0个指令字以及一直到第N‑M个指令字时，每次都正常取出M条指令；由于不能跨越cache行取指，当取指起始地址分别对应于后续指令字位置时，依次取出的指令数分别是M‑1、M‑2…，直到它对应于cache行中的最后一个指令字，即第N‑1个指令字时，此时只能取出这一个指令字，因此这种结构的平均取指带宽等于再次，针对除末尾子存储体外的其它子存储体，进行专门的地址自增操作，根据当前取指包的地址自动加0或者加1来决定是访问该子存储体的当前行还是下一行；所述的末尾子存储体不进行地址自增操作；最后，进行指令序列调整操作，对于除末尾子存储体外的子存储体，将跨行访问造成顺序与原始指令序列颠倒的指令依次向后调整，并按序将最终的指令序列发送给微处理器。