[发明专利]一种针对处理器循环体的体系结构优化方法及装置

说明书

本公开提供了一种针对处理器循环体的体系结构优化方法及装置，该方法包括：判断当前指令是否为短循环体指令，若是，则将当前指令缓存在短循环体缓存中；对当前指令的PC值进行查表，若表中存在有效的记录相匹配，则确定当前指令为控制循环体的条件分支指令，从表中相应的jump_pc处开始预取后续指令。本公开提供的一种针对处理器循环体的体系结构优化方法及装置，能够更低功耗且更高效快速地取出短循环体分支指令，降低了流水线中空泡的概率，从而尽可能地避免了流水线因为取指慢而造成的内核性能低的问题；实现了更准确的循环体预测，并且能够快速检测循环体控制用的条件分支指令，减少了流水线冲刷的频率，提高了处理器的性能。

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种针对处理器循环体的体系结构优化方法及装置。

背景技术

在程序中，通常存在大量的循环语句。在C代码中，一般体现为for、while、do...while形式的语句。循环体内的内容，需要重复取指、重复执行。只是由于寄存器内容有所区别，导致执行的结果并不一样。

首先，在分支预测方面，目前对于循环体的分支预测行为，学术界有提出过“向后跳转，向前不跳转”的策略，这里的向后跳指跳转目标地址小于当前地址，向前跳指的是跳转目标地址大于当前地址。但是针对循环体是如何检测的内容并没有提及。循环体中的条件分支指令，很容易和非循环体中的条件分支指令混淆，如何快速有效且稳定的区分，这是一个关键性的问题。

另一方面，前端取指一般着重于指令如何快速访问icache取出以及指令预取，对于减少短循环体（循环体的指令数量较少）访问cache次数以节省功耗，并加快短循环体指令的取出方面，这类研究很少受到重视。

发明内容

本公开的目的是要提供一种针对处理器循环体的体系结构优化方法及装置，可以解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

根据本公开的一个方面，提供了一种针对处理器循环体的体系结构优化方法，包括以下步骤：

获取取指的当前指令；

判断当前指令是否为短循环体指令，若是，则将当前指令缓存在短循环体缓存short loop buffer中，若否，则当前指令不进行缓存；

对当前指令的PC值进行查表，判断当前指令PC值在表loop table中是否有有效的记录相匹配，表loop table中记录的信息包括控制循环体的条件分支指令PC值cur_br_pc、预测该条件分支指令的跳转地址jump_pc以及相应条目的有效性valid；

若表loop table中存在有效的记录相匹配，则确定当前指令为控制循环体的条件分支指令，从表中相应的jump_pc处开始预取后续指令，并对当前指令进行解码和执行，后续指令从icache或short loop buffer中取得；

若表loop table中不存在有效的记录相匹配，则仅对当前指令进行解码和执行。

在可能的实施方式中，判断当前指令是否为短循环体指令包括：

获取当前指令的历史执行结果；

根据当前指令的历史执行结果，判断当前指令是否为循环体指令，

若当前指令为循环体指令，则判断当前指令的长度是否符合短循环体长度的要求，若当前指令的长度符合短循环体长度的要求，则确定当前指令为短循环指令。

在可能的实施方式中，若表loop table中不存在有效的记录相匹配，则仅对当前指令进行解码和执行包括，

对当前指令进行解码，根据解码结果，判断当前指令是否为条件分支指令，若不是条件分支指令，则不对表loop table进行操作；

若是条件分支指令，则根据当前指令的执行结果，判断当前指令的跳转方向是否是PC值更小的方向；