[发明专利]高性能微处理器中的准确早期分支预测

权利要求书

1.一种微处理器，其特征在于，包括：

提取级，用于从存储器中检索指令；

缓冲器，用于存储由所述提取级检索的指令；

一个或多个流水线级，用于执行存储在所述缓冲器中的指令；

预测器，包括：

目标预测器，与所述提取级相连并用于为存储在所述缓冲器中的指令预测分支/目标对；

第一方向预测器，与所述目标预测器相连并用于以第一准确度为每个所述分支/目标对预测第一分支路径，并向所述提取级提供延迟为第一周期数的预测后的第一分支路径；

第二方向预测器，与所述目标预测器相连并用于以低于所述第一准确度的第二准确度为每个所述分支/目标对预测第二分支路径，并向所述提取级提供延迟为第二周期数的预测后的第二分支路径，其中，所述第二周期数小于所述第一周期数。

2.根据权利要求1所述的微处理器，其特征在于，所述预测器还包括分支预测器，用于对指令子集预测存储在所述缓冲器中的指令的分支路径，延迟为零周期。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述目标预测器用于在一个周期内预测分支/目标对。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述目标预测器包括分支目标缓冲器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述第二周期数为一。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述第二方向预测器在单个流水线周期内预测的所述第二分支路径的数量小于所述提取级在所述单个流水线周期内检索的最大指令数，所述第二方向预测器用于预测在所述单个流水线周期中提取的具有最早地址的所述指令子集。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述第二方向预测器在单个流水线周期内预测的所述第二分支路径的数量为M，其中，M是所述提取级在所述单个流水线周期内检索的最大指令数。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的微处理器，其特征在于，连接所述第一方向预测器以从所述一个或多个流水线级接收所述预测后的第一分支路径是否被正确预测的指示，且所述第一预测器与所述第二预测器相连，所述第二预测器由所述第一预测器根据所述第二路径是否被正确预测的指示进行训练。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述第二预测器的存储器数量小于所述第一预测器的存储器数量。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的微处理器，其特征在于，对于所述提取级在单个流水线周期内检索的指令集，所述第二预测器确定从具有所述最早地址的所述分支/目标对开始的所述第二分支路径。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的微处理器，其特征在于，所述第一方向预测器和所述第二方向预测器相连，以从所述一个或多个流水线级接收所述预测后的第一分支路径和第二分支路径是否被正确预测的指示，并且用于根据所述指令更新第一分支路径预测和所述第二分支路径预测。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的微处理器，其特征在于，连接所述第一方向预测器以从所述一个或多个流水线级接收所述预测后的第一分支路径是否被正确预测的指示，所述第一预测方向器用于根据所述指示更新所述第一分支路径预测，且与所述第二方向预测器相连以更新所述第二分支路径预测。