[发明专利]数据高速缓存通路预测

说明书

主张优先权

本申请案主张2013年1月15日提交的发明名称为“数据高速缓存通路预测(DATA CACHE WAY PREDICTION)”的第13/741,917号美国非临时专利申请案的优先权，该申请案的内容以全文引用的方式并入本文本中。

技术领域

本发明大体上涉及一种数据高速缓冲存储器系统。

背景技术

技术的进步已产生更小且更强大的计算装置。举例来说，当前存在多种便携式个人计算装置，包含无线计算装置，例如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)及寻呼装置，其体积小，重量轻且易于由用户携带。更具体来说，例如蜂窝电话及因特网协议(IP)电话等便携式无线电话可以经由无线网络传送语音及数据包。此外，多个此类无线电话包含并入其中的其它类型的装置。举例来说，无线电话还可以包含数字静物相机、数码摄像机、数字记录器及音频文件播放器。此外，此类无线电话包含可以处理可执行指令的处理器，包含软件应用程序，例如，可以用于上网的网络浏览器应用程序。因此，这些无线电话可以包含显著的计算能力。

访问处理器的数据高速缓存会消耗大量功率。数据高速缓存在常规上包含具有多个组的数据阵列，其各自包含多个高速缓存线(例如，存储位置)。数据高速缓存在常规上还包含多个通路，其自包含对应于数据高速缓存的至少一个高速缓存线(例如，高速缓存块)的驱动器。响应于用以访问存储在数据高速缓存中的数据的指令，启用(例如，激活)所有驱动器以(经由多个数据线)驱动数据阵列的特定集合到多路复用器的通路。

与被启用的所有驱动器并行(例如，同时地)，执行标记查找操作以识别数据阵列内的特定高速缓存线。基于标记查找操作的结果，经由单个驱动器(对应于单个高速缓存线)提供的数据选择作为输出。考虑到从仅单个高速缓存线产生的数据基于指令输出，驱动集合的所有通路及执行标记查找操作会导致功率耗尽并且引起功率低效率。

关于访问处理器的指令高速缓存存在类似的功率消耗问题。对指令高速缓存的访问经常是可预测的并且利用可预测的指令序列的预测方法可以用于识别待驱动的指令高速缓存的特定通路。然而，访问数据高速缓存更复杂并且与访问指令高速缓存相比较不可预测。因此，用于指令高速缓存访问的预测技术可能不适用于预测数据高速缓存访问。另外，如果预测技术应用于数据高速缓存，那么性能损失(例如，处理的延迟)及能量损失将由待访问通路的每一误预测(例如，作出不正确预测)产生。

发明内容

用于处理器的数据高速缓存的通路预测技术利用预测表(例如，通路预测表)来追踪(例如，监视)及预测用于指令的待驱动数据高速缓存的通路(例如，与一或多个高速缓存线相关联的通路)。在特定实施例中，经预测通路基于所述指令的先前执行(例如，作为所述指令的所述先前执行驱动的相同通路)。对于通过所述处理器执行的每一指令，控制逻辑可以监视及追踪每一指令的执行以填入、保持及/或利用所述预测表来识别所述经预测通路。举例来说，所述数据高速缓存的所述控制逻辑可以基于指示(例如，识别)特定指令的程序计数器(PC)标识符、针对所述特定指令访问的通路及通过所述特定指令修改的寄存器组的基址寄存器位置使用所述预测表追踪一或多个指令的执行。

当执行具有一或多个通路预测特性(例如，所述指令的寻址模式、所述指令的指令类型、所述指令包含在环路中的指示等)的指令时，控制逻辑可以读取预测表来确定是否可以识别经预测通路。举例来说，通路预测特性可以是指示所述指令可以具有可预测下一地址(例如，指示基于所述指令的下一执行检索到的有效地址将可获自同一高速缓存线(例如，经由同一通路)的可预测访问模式)的所述指令的特征(例如，模式、指令类型、环路内的位置等)或组成(例如，操作码、操作数、位值等)。所述控制逻辑可以确定在所述预测表中是否存在对应于所述指令的条目。在特定实施例中，所述一或多个通路预测特性可以包括模式(例如，寻址模式)，例如，自动递增寻址模式或基址加上偏移寻址模式。所述经预测通路可以是在所述指令的先前执行(例如，在环路的先前重复期间所述指令的先前执行)期间此前访问的通路。