[发明专利]用于预测子程序返回指令的目标的取指单元

说明书

本申请公开了用于预测子程序返回指令的目标的取指单元。取指单元被配置为响应于检测到子程序调用和链接指令，计算关于对应的子程序返回指令的预测的目标地址并且将其存储在预测栈中，以及如果满足特定条件，还使预测的目标指令束存储在预测栈中。取指单元还被配置为响应于检测到子程序返回指令，使用预测栈中的预测的目标地址来确定待提取的下一个指令束的地址，以及如果满足特定条件，使预测栈中的任何有效预测的目标指令束成为下一个待解码的束。

本申请是申请日为2016年9月26日，申请号为201610853165.2，发明名称为“用于预测子程序返回指令的目标的取指单元”的申请的分案申请。

背景

在处理器上执行的程序包括多种类型的指令，诸如子程序调用和链接指令。

子程序调用和链接指令是跳转到调用目的地址处的子程序(执行特定任务的一段代码)并且在已经执行子程序后返回到调用点的指令。具体地，子程序的最后指令是引导处理器返回到调用点并且开始执行指令的返回指令。因此，子程序只能由存储返回到主程序的链接的指令来调用。

如果处理器的取指单元考虑到调用和链接指令与对应的子程序返回指令之间的关系，那么可以更有效地提取程序中的指令。

下面描述的实施例仅作为例子被提供且不是对解决已知处理器取指单元的任何或所有缺点的实现的限制。

概述

本概述以简化形式提供来介绍一系列概念，其将在以下的详细说明中进一步描述。本概述不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用来辅助确定所要求保护的主题的范围。

一种用于有效地提取子程序调用和链接指令以及对应的子程序返回指令的取指单元。该取指单元被配置为响应于检测到子程序调用和链接指令来计算关于对应的子程序返回指令的预测的目标地址并且将其存储在预测栈中，以及如果满足特定条件，还使预测的目标指令束存储在预测栈中。该取指单元还被配置为响应于检测到子程序返回指令使用预测栈中的预测的目标地址来确定待提取的下一个指令束的地址，以及如果满足特定条件，使预测栈中的预测的目标指令束成为下一个待解码的指令束。

第一方面提供用于在处理器中使用的多级取指单元，该多级取指单元包括：返回预测栈；以及与返回预测栈通信的部分解码逻辑，该部分解码逻辑按周期被配置为：接收一组一个或多个指令以用于执行；至少部分地对接收的一组一个或多个指令进行解码以确定所接收的一组一个或多个指令是否包括子程序调用和链接指令或者子程序返回指令；响应于确定所接收的一组一个或多个指令包括子程序调用和链接指令，使关于对应的子程序返回指令的预测目标组的一个或多个指令存储在返回预测栈中；以及响应于确定所接收的一组一个或多个指令包括子程序返回指令，使存储在返回预测栈中的预测目标组的一个或多个指令成为下一个周期中所接收的一组一个或多个指令。

第二方面提供在处理器的多级取指单元中提取指令的方法，该方法在每个周期中包括：接收用于执行的一组一个或多个指令；至少部分地对接收的一组一个或多个指令进行解码以确定所接收的一组一个或多个指令是否包括子程序调用和链接指令或者子程序返回指令；响应于确定所接收的一组一个或多个指令包括子程序调用和链接指令，使关于对应的子程序返回指令的预测目标组的一个或多个指令存储在返回预测栈中；以及响应于确定所接收的一组一个或多个指令包括子程序返回指令，使存储在返回预测栈中的预测目标组的一个或多个指令成为下一个周期中所接收的一组一个或多个指令。

第三方面提供计算机可读的存储介质，在其上编码有定义包括第一方面的取指单元的处理器的计算机可读程序代码。

第四方面提供计算机可读存储介质，在其上编码有定义被配置为实施第二方面的方法的处理器的计算机可读程序代码。

本申请还提供以下方面：

1)一种用于在处理器(100)中使用的多级取指单元(602)，所述多级取指单元(602)包括：