[发明专利]一种多线程处理器的指令预测方法及相关装置

说明书

本申请公开了一种多线程处理器的指令预测方法及相关装置，通过从待预测分支指令所属第一线程的全局历史寄存器GHR中获取该线程的历史跳转记录，并从第一线程的分支目标地址缓存BTB中获取该待预测分支指令的历史跳转地址之后，根据该历史跳转地址和历史跳转记录确定待预测分支指令的查询索引。并基于该索引对分支预测器BHT进行查询，以获取待预测分支指令的预测结果。本申请实施例的多线程处理器中每一线程均对应的唯一的GHR和BTB。因而在确定查询索引时能够避免查询到其他线程指令的预测结果，提高预测结果的准确率。

技术领域

本发明涉及多线程分支预测技术领域，特别涉及一种多线程处理器的指令预测方法及相关装置。

背景技术

处理器为追求更高的性能通常采用指令级并行和线程级并行的方式，以追求在更少的时钟周期(cycle)内运行完成更多的指令。处理器所处理的指令存在跳转可能，跳转指令会打断流水线指令的处理。由于处理器需在当前指令执行完毕后才能获知该指令的跳转方向和跳转地址，若在获取该指令的跳转方向和跳转地址之前被跳转指令打断则会处于等待状态，由此流水线越长处理器被动等待的时间便越长。

相关技术中多采用动态分支技术，通过获取当前处理的分支指令的程序计数(Program Counter，PC)后，基于该PC地址查询分支预测器对该分支指令的预测结果，并根据预测结果提前做出处理以避免流水线等待。分支预测器具备动态的学习能力，理论上预测结果会愈加趋近去该指令的真实结果。但由于不同线程中分支指令的PC地址可能相同，因而多个线程共享一个分支预测器会导致对分支指令预测结果的错误查询，进而影响分支预测器的学习方向，造成分支预测准确率下降的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种多线程处理器的指令预测方法及相关装置，通过为每一线程设有对应的GHR和BTB以避免查询到其他线程指令的预测结果，进而提高预测结果的准确率。

第一方面，本申请实施例提供了一种多线程处理器的指令预测方法，所述方法包括：

接收来自所述多线程处理器中的第一线程的待预测分支指令；

从所述第一线程的全局历史寄存器GHR中获取所述第一线程的历史跳转记录，从所述第一线程的分支目标地址缓存BTB中获取所述待预测分支指令的历史跳转地址；

基于所述历史跳转地址和所述历史跳转记录从所述多线程处理器的分支历史记录BHT获取所述待预测分支指令的预测结果。

本申请实施例通过从待预测分支指令所属第一线程的全局历史寄存器GHR中获取该线程的历史跳转记录，并从第一线程的分支目标地址缓存BTB中获取该待预测分支指令的历史跳转地址之后，根据该历史跳转地址和历史跳转记录确定待预测分支指令的查询索引。并基于该索引对分支预测器BHT进行查询，以获取待预测分支指令的预测结果。本申请实施例的多线程处理器中每一线程均对应的唯一的GHR和BTB。因而在确定查询索引时能够避免查询到其他线程指令的预测结果，提高预测结果的准确率。

在一些可能的实施例中，所述从所述第一线程的BTB中获取所述待预测分支指令的历史跳转地址，包括：

获取所述第一线程的第一线程标识；

根据所述第一线程标识确定所述待预测分支指令的程序计数PC地址；

从所述第一线程的BTB中查找所述PC地址对应的目标地址信息BTA得到所述待预测分支指令的历史跳转地址。

本申请实施例中针对每一线程设有唯一BTB，用于记录该线程中各分支指令的历史跳转地址，以此确保根据待预测分支指令PC地址确定跳转地址的准确性。

在一些可能的实施例中，所述基于所述历史跳转地址和所述历史跳转记录从所述多线程处理器的BHT获取所述待预测分支指令的预测结果，包括：