基于全局历史分类的间接分支预测器及预测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114296803A(43)申请公布日2022.04.08(21)申请号202111517099.9(22)申请日2021.12.08(71)申请人江南大学地址214122江苏省无锡市滨湖区蠡湖大道1800号(72)发明人虞致国郭俊顾晓峰(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人张勇(51)Int.Cl.G06F9/38(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称基于全局历史分类的间接分支预测器及预测方法(57)摘要本发明公开了基于全局历史分类的间接分支预测器及预测方法，属于处理器的分支预测器设计领域。所述基于全局历史分类的间接分支预测器包括：单目标地址预测模块、多目标地址预测模块、目标地址仲裁模块和多路选择模块；本发明能够分别利用指令路径历史和方向历史的预测优势，根据置信度选择出更合理的历史信息进行预测，从而可以进一步提升间接分支预测器的预测准确度；且本发明中采用的预测器可以根据实际的设计需要，采用不同的间接分支预测器实现，从而满足各种处理器的性能及面积需求，因此本发明可以合理的利用硬件资源，在不同类型处理器的设计上具有更好的适用性。CN114296803ACN114296803A权利要求书1/2页1.一种基于全局历史分类的间接分支预测器，其特征在于，所述间接分支预测器包括：单目标地址预测模块、多目标地址预测模块、目标地址仲裁模块和多路选择模块；所述单目标地址预测模块与所述多路选择模块连接，所述多目标地址预测模块通过所述目标地址仲裁模块与所述多路选择模块连接；所述单目标地址预测模块用于预测单目标间接跳转分支的目标地址；所述多目标地址预测模块用于预测多目标间接跳转分支的目标地址，所述多目标地址预测模块包括：两个以上的带标签匹配的预测器；所述目标地址仲裁模块用于根据所述多目标地址预测模块输出的多个目标地址的置信度，选择目标地址进行输出；所述多路选择模块根据所述单目标地址预测模块和所述目标地址仲裁模块的输出的目标地址，选择并输出最终目标地址。2.根据权利要求1所述的间接分支预测器，其特征在于，所述单目标地址预测模块包括：基础预测器P0；所述多目标地址预测模块包括：第一带标签匹配的预测器P1和第二带标签匹配的预测器P2；所述基础预测器P0用于预测单目标间接跳转分支的目标地址，内部的分支预测表采用指令PC地址进行索引；所述第一带标签匹配的预测器P1和所述第二带标签匹配的预测器P2用于预测多目标间接跳转分支的目标地址，其中，所述第一带标签匹配的预测器P1内部的分支预测表采用指令PC地址与路径历史PHIST的散列结果进行索引，并输出第一目标地址target1；所述第二带标签匹配的预测器P2内部的分支预测表采用指令PC地址与方向历史DHIST的散列结果进行索引，并输出第二目标地址target2。3.根据权利要求2所述的间接分支预测器，其特征在于，所述目标地址仲裁模块包括：目标地址仲裁器；所述目标地址仲裁器根据所述第一目标地址target1和所述第二目标地址target2的置信度选择需要输出的目标地址。4.根据权利要求3所述的间接分支预测器，其特征在于，所述目标地址仲裁器包括：分支预测表T、置信度生成模块和数值比较器；所述分支预测表T的表项包括：m个权重计数器；所述分支预测表T、置信度生成模块和数值比较器顺次连接；在利用所述间接分支预测器进行预测时，所述目标地址仲裁器首先根据所述第一目标地址target1和所述第二目标地址target2的散列结果索引分支预测表T，以得到当前间接跳转分支的权重计数器值W0～Wm‑1；然后所述置信度生成模块根据权重计数器值W0～Wm‑1分别计算出所述第一目标地址target1和所述第二目标地址target2的置信度，分别记为conf1和conf2；最后所述数值比较器根据置信度conf1和conf2的大小关系，选择出置信度高的那个目标地址作为输出；在间接分支预测器进行更新时，所述目标地址仲裁器需根据间接跳转分支的实际目标地址更新所述分支预测表T中索引表项的权重计数器值，更新的方式为：若实际目标地址的第i位为0，则对应权重计数器的值Wi自减1，即Wi＝Wi‑1；若实际目标地址的第i位为1，则对应权重计数器的值Wi自加1，即Wi＝Wi+1。5.根据权利要求4所述的间接分支预测器，其特征在于，所述置信度的计算方法为：2CN114296803A权利要求书2/2页conf＝target[0]*W0+target[1]*W1+...+target[m‑1]*Wm‑1其中，target[i]表示目标地址target的第i位，0≤i≤m‑1。6.根据权利要求5所述的间接分支预测器，其特征在于，所述多路选