[发明专利]一种低缺失率、低缺失惩罚的缓存方法和装置

权利要求书

1.一数字系统，包括：

一处理器核，所述处理器核连接一个包含可执行指令的第一存储器和一个比第一存储器速度更快的第二存储器，且所述处理器用于执行一条或多条存储在第二存储器中的可执行指令，和

一个缓存控制单元，所述缓存控制单元连接第一存储器、第二存储器和处理器核，用于在处理器核执行第一存储器中的至少一条或多条指令之前将这一条或多条指令填充到第二存储器中，

其特征在于所述缓存控制单元可进一步用于：

对正被从第一存储器填充到第二存储器的指令进行审查，从而提取出至少包含分支信息的指令信息，

根据提取出的指令信息建立复数条轨道，

根据复数条指令轨道中的一条或多条轨道填充至少一条或多条指令。

2.根据权利要求1所述数字系统，其特征在于：

所述指令信息进一步包括的指令类型可以是分支指令和非分支指令之一。

3.根据权利要求1所述数字系统，其特征在于：

所述分支信息进一步包括分支的源地址和分支的目标地址。

4.根据权利要求1所述数字系统，其特征在于：

所述复数条轨道按一种地址树配置方式安置，其中一条树干对应一条轨道，以及一个树的分支点对应一个分支指令。

5.根据权利要求4所述数字系统，其特征在于：

第一存储器中的可执行指令被划分成复数个指令段，和

第二存储器包含与所述复数个轨道对应的复数个存储块，每个存储块用于存储一个指令段，

若第二存储器中尚未包含分支指令对应的新轨道的第一指令段或分支指令的下一顺序执行指令对应的第二指令段，则在处理器核执行分支指令前将所述第一指令段和第二指令段从第一存储器填充到第二存储器中对应存储块中。

6.根据权利要求5所述数字系统，其特征在于：

从第一存储器将所述新轨道中第一个分支轨迹点的分支目标指令对应的一个第三指令段填充到第二存储器相应存储块中。

7.根据权利要求5所述数字系统，其特征在于：

在处理器核执行所述分支指令前，将根据所述新轨道上分支轨迹点得到的第二新轨道对应的第三指令段也从第一存储器填充到第二存储器中对应存储块中。

8.根据权利要求2所述数字系统，其特征在于：

所述缓存控制单元包含一个轨道表，所述轨道表包含复数个轨道表行，每个表行对应一个轨道。

9.根据权利要求8所述数字系统，其特征在于：

一个轨道表行包含复数个表项，每个表项对应一个轨迹点；所述轨迹点对应至少一条指令。

10.根据权利要求9所述数字系统，其特征在于：

可以通过由轨道号决定的第一地址和由轨道内偏移量决定的第二地址寻址找到轨迹点。

11.根据权利要求10所述数字系统，其特征在于：

当处理器核执行轨迹点对应的指令时，所述缓存控制单元提供第一地址，用于确定包含所述指令的存储块，和

处理器核提供所述指令在存储块中的偏移量，用于从第二存储器取得所述指令。

12.根据权利要求10所述数字系统，其特征在于：

分支轨迹点对应的表项存储的第一地址和第二地址指向新的轨迹点；所述新的轨迹点即所述分支轨迹点对应的分支指令的分支目标地址对应的轨迹点。

13.根据权利要求12所述数字系统，其特征在于：

所述分支目标地址可以通过对所述分支轨迹点对应指令段的块地址、所述轨迹点在所述轨道中的偏移量和所述分支指令的转移偏移量三者求和得到。

14.根据权利要求10所述数字系统，其特征在于：

所述缓存控制单元进一步包含一个循迹器，用于提供第一地址和第二地址；所述地址的来源包括轨道表、和一个地址自增器。

15.根据权利要求14所述数字系统，其特征在于：

所述地址的来源还可以包括至少一个栈和一个异常处理程序寄存器。