[发明专利]一种面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器

说明书

本发明公开了一种面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器，属于超标量乱序发射处理器技术领域。所述面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器包括循环体历史表以及迭代预测逻辑，所述循环体历史表用于记录循环体的历史行为、循环次数以及有效性，所述迭代预测逻辑用于预测当前指令是否是循环体以及循环次数，循环体历史表记录循环体的历史行为及循环次数，迭代预测逻辑根据所记录循环体的历史行为对当前分支指令是否是循环体以及循环次数进行判定，当有效位低于阈值时，辅助预测器的结果取代主分支预测器的结果进行输出。本发明能对拥有不稳定控制流的规整循环体进行分支指令的跳转预测，对主体分支预测器起到辅助性作用。

技术领域

本发明公开了一种面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器，属于超标量乱序发射处理器技术领域。

背景技术

由于分支指令是否能高效执行影响到整体流水线的效率，所以分支预测器的准确度已经影响到处理器的整体运算性能。现在比较流行的分支预测器大都是通过统计全局指令或者局部指令的分支历史来预测当前分支指令的是否会发生跳转。早期的传统分支预测器对固定历史长路的分支情况来估算当前分支指令的跳转可能性，虽然现在有学者提出利用几何变长的历史路径来探寻当前分支指令的跳转可能性，但本质上都是去探求分支指令背后是否发生跳转行为的统计性规律。此类分支预测器针对具有规律性或者相关度较高的指令时，拥有较高的准确率，但是面对规律性较差的指令时，准确度则会大幅下降。

特别的，对于具有固定循环次数的指令时(例如for循环、while循环)，如果循环体内的控制流也较为有规律性，现在的分支预测器都能有很好的预测效果。但是，如果循环体内的控制流不稳定，分支预测器则较难发现整个循环体中分支指令的跳转行为。对于一个循环体拥有固定的循环次数，这本身是一种内在的规律，所以本发明设计了一种面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器，用于拥有不稳定控制流的规整循环体进行分支指令的跳转预测，对主体分支预测器起到辅助性作用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种面向不稳定控制流循环体的分支指令辅助预测器，包括循环体历史表以及迭代预测逻辑，所述循环体历史表用于记录循环体的历史行为、循环次数以及有效性，所述迭代预测逻辑用于预测当前指令是否是循环体以及循环次数，循环体历史表记录循环体的历史行为及循环次数，迭代预测逻辑根据所记录循环体的历史行为对当前分支指令是否是循环体以及循环次数进行判定，当有效位低于阈值时，辅助预测器的结果取代主分支预测器的结果进行输出。

可选的，所述循环体历史表采用类2路组相连的Cache结构。

可选的，循环体历史表共有4组2-路SRAM表，每一路SRAM表拥有64个表项，每个表项共有34位，其中包含4位循环体有效位V，10位循环体入口地址散列值ENTAG，10位循环体出口地址散列值EXTAG，10位循环次数计数器Counter。

可选的，所述循环体入口地址散列值与循环体出口地址散列值均通过循环体入口地址与循环体出口地址进行散列操作获得。

可选的，所述循环体历史表使用循环体入口地址散列值进行部分寻址，获得两个相匹配的表项，这两个所匹配的表项进一步通过循环体出口地址散列值进行匹配，若无法通过循环体入口地址散列值与循环体出口地址散列值匹配到相应表象，则该表发生缺失。

可选的，迭代预测逻辑的工作程序为检查循环体历史表，循环体历史表发生缺失，迭代预测逻辑则默认该分支指令不为循环体，若循环体历史表命中，迭代预测逻辑则根据有效位进行判断该分支是否为循环体，当判断为循环体时，则根据当前迭代次数以及推测总迭代次数去推断当前分支指令是否会发生跳转。

(三)有益效果