[发明专利]一种面向安全防护的分支指令执行方法和电子装置

权利要求书

1.一种面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，包括：

1)在取指阶段对取得的指令进行预译码确定指令的类型，若指令为非条件分支指令，则跳转执行下一步；

2)在取指阶段提前取出非条件分支指令的操作数并计算出非条件分支指令目标地址，并将非条件分支指令目标地址作为新的程序计数器值；

3)在下一个周期的取指阶段直接使用所述新的程序计数器值取值。

2.根据权利要求1所述的面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，步骤1)中在取指阶段对取得的指令进行预译码确定指令的类型包括：

1.1)在取指阶段根据程序计数器值从指令缓存中取指令；

1.2)对取得的指令进行预译码；

1.3)判断取得的指令是否为分支指令，若取得的指令为分支指令则跳转执行下一步；

1.4)判断取得的指令是否为分支指令中的非条件分支指令，若取得的指令为非条件分支指令则跳转执行步骤2)。

3.根据权利要求2所述的面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，步骤1.3)中还包括若取得的指令不是分支指令时，直接将新的程序计数器值赋值为下一条指令的地址，并跳转执行步骤3)的步骤。

4.根据权利要求2所述的面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，步骤1.3)中还包括若取得的指令为条件分支指令时，还包括针对条件分支指令采用指定的分支预测防御措施的步骤。

5.根据权利要求4所述的面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，所述指定的分支预测防御措施包括：暂停流水线或插入fence指令，等待确定分支结果和条件分支指令目标地址；在确定分支结果和条件分支指令目标地址后，将条件分支指令目标地址作为新的程序计数器值，将流水线恢复，并跳转执行步骤3)。

6.根据权利要求2所述的面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，步骤1.2)中对取得的指令进行预译码具体是指根据取得的指令中指定位置的编码与预设的编码规则表进行匹配以确定取得的指令的类型信息。

7.根据权利要求6所述的面向安全防护的分支指令执行方法，其特征在于，所述根据取得的指令中指定位置的编码与预设的编码规则表进行匹配以确定取得的指令的类型信息时，若取得的指令为分支指令、且指令编码符合非条件分支指令编码规范，则判定取得的指令为非条件分支指令；若取得的指令为分支指令、且指令编码符合条件分支指令编码规范，则判定取得的指令为条件分支指令；否则判定取得的指令不是分支指令；步骤2)中在取指阶段提前取出非条件分支指令的操作数并计算出分支目标地址具体是指针对非条件分支指令的操作数中的立即数字段通过位组合得到立即数，对该立即数与当前的程序计数器值做特定于平台的运算后作为出分支目标地址。

8.一种面向安全防护的分支指令执行装置，其特征在于，包括：

指令缓存，用于缓存取得的指令；

预译码器，用于在取指阶段对取得的指令进行预译码确定指令的类型；

目标地址计算模块，用于在预译码器确定指令为非条件分支指令时在取指阶段提前取出非条件分支指令的操作数并计算出分支目标地址，并将分支目标地址作为新的程序计数器值；

控制模块，用于在预译码器确定指令为条件分支指令时暂停流水线或插入fence指令，等待确定分支结果和分支目标，在确定分支结果和分支目标后，将下一条指令地址或跳转地址作为新的程序计数器值；

程序计数器选择装置，用于根据当前指令及其相应的跳转地址选择生成下一条指令的地址：当预译码器确定指令为非条件分支指令时，程序计数器选择装置将新的程序计数器值取值赋值为目标地址计算模块输出的非条件分支指令目标地址；当预译码器确定指令为条件分支指令时，程序计数器选择装置将新的程序计数器值取值赋值为控制模块输出的条件分支指令目标地址；当预译码器确定指令为非分支指令时，程序计数器选择装置直接将新的程序计数器值赋值为下一条指令的地址。