[发明专利]实现现代处理器间接转移预测的装置及方法

权利要求书

1.一种实现现代处理器间接转移预测的装置，其特征在于，包括分支方向预测器、目标地址映射装置以及分支目标缓冲器，其中：

分支方向预测器，用于根据定义的多个子预测器预测的间接转移方向生成目标指针；

目标地址映射装置，用于将分支方向预测器生成的目标指针映射为索引分支目标缓冲器的虚拟地址；

分支目标缓冲器，用于为间接转移指令分配目标地址项和分配项，所述目标地址项通过所述虚拟地址索引；所述分配项记录每一间接转移指令目标地址项的使用情况，通过程序计数器的值索引。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标地址映射装置包括目标指针寄存器、虚拟地址映射器以及第一多选器，其中：

所述分支方向预测器根据定义的4个子预测器预测的间接转移方向生成4位目标指针；

目标指针寄存器，用于保存所述分支方向预测器生成的4位目标指针；

虚拟地址映射器，用于根据目标指针寄存器保存的所述4位目标指针通过计算映射式FA＝f(PC，TP)生成索引目标地址项的虚拟地址；在该计算映射式中，该TP为目标指针，该FA为虚拟地址，该PC为程序计数器的值；

第一多选器，用于选择通过所述PC访问所述分配项的第一索引和通过虚拟地址访问所述目标地址项的第二索引。

3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述虚拟地址映射器包括第一异或器和第二异或器，其中第一异或器用于将所述PC的最高4位与所述4位目标指针相异或；第二异或器用于将所述PC的最低4位与一个常数相异或；将第一异或器和第二异或器的结果组合，构成所述虚拟地址；

或者，所述虚拟地址映射器包括第一加法器和第二加法器，其中第一加法器用于将所述PC的最高4位与所述4位目标指针相加；第二加法器用于将PC的最低4位与一个常数相加；将第一加法器和第二加法器的结果组合，构成所述虚拟地址。

4.按照权利要求2所述的装置，其特征在于，所述目标地址映射装置还包括训练循环计数器和第二多选器，其中：

训练循环计数器，用于输出循环计数值；

第二多选器，用于在预测时选择输出所述目标指针寄存器生成的目标指针，在出现预测错误时选择输出训练循环计数器输出的所述循环计数值作为更新的目标指针；

所述虚拟地址映射器根据第二多选器输出的目标指针，通过所述计算映射式生成虚拟地址。

5.按照权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述分支目标缓冲器中所述分配项的记录用于作为遍历间接转移指令全部已分配的目标地址项的依据，遍历情况用于作为更新所述分配项或所述目标指针的依据；所述遍历情况及其更新包括以下三种中任意一种：

第一种，遍历时一旦出现使用一个目标指针访问所述分支目标缓冲器而未命中的情况，则将分配项中的对应位更新为未使用状态；

第二种，遍历时如果一个目标地址项中的目标地址与正确的目标地址相同，则更新相应的目标指针指向该目标地址项，将正确目标指针的对应位作为训练目标进行训练；

第三种，遍历时如果遍历全部已分配的目标地址项后，没有找到与正确地址匹配的目标地址项，则根据所述分配项中记录的信息，随机地分配一个新的目标地址项或替换一项已使用的目标地址项来记录正确的目标地址，并更新相应的目标指针指向该目标地址项，以及训练所述分支方向预测器。

6.一种实现现代处理器间接转移预测的方法，涉及分支方向预测器和分支目标缓冲器，该方法包括：

在分支方向预测器中定义多个子预测器，每一个子预测器预测的间接转移方向作为目标指针的每一位，通过所述目标指针映射生成索引分支目标缓冲器的虚拟地址；

在分支目标缓冲器中为每一间接转移指令分配目标地址项和分配项，其中，所述目标地址项通过目标指针映射的虚拟地址索引；所述分配项用于记录每一间接转移指令目标地址项的使用情况，并通过程序计数器的值索引。