[发明专利]用于处理器的基于访问映射-图案匹配的预取单元

说明书

在一个实施例中，处理器可实现基于访问映射‑图案匹配(AMPM)的预取器，其中针对一些高速缓存块，该图案可包括通配符。通配符可匹配针对对应高速缓存块的任何访问(例如，没有访问、按需访问、预取、成功预取等)。此外，具有不规则步幅的图案和/或不规则访问图案可被包括在匹配图案中并且可被检测以用于预取生成。在一个实施例中，AMPM预取器可实现用于大流预取的链接访问映射。如果检测到流，则AMPM预取器可针对该流来分配映射条目对并且可重新使用该映射条目对以用于该流内的后续访问映射区域。在一些实施例中，品质因子可与每个访问映射相关联并且可控制预取生成的速率。

技术领域

本发明涉及处理器中的预取机构。

背景技术

处理器继续被制造得具有更高的操作频率和每个时钟周期所执行的指令(IPC)的更高的平均数量两者。另一方面，存储器延迟仅以非常低的速率降低。因此，处理器经常停转以等待来自存储器的指令和/或数据。为了改善性能，处理器通常包括一级或多级高速缓存。存储在高速缓存中的数据可以比来自存储器的数据低的多的延迟来获取。因此，高速缓存命中可具有低延迟并且可改善处理器的性能。高速缓存缺失从存储器获取并产生较高的存储器延迟。

为了试图进一步降低有效存储器延迟，处理器可实现预取。一般来讲，预取涉及预测处理器不久将需要访问哪些高速缓存块，以及在经由处理器中的指令代码执行来生成此类访问之前发起针对该高速缓存块的存储器读取。如果预取成功地读取稍后由处理器访问的高速缓存块，则存储器延迟被降低，因为该访问是高速缓存命中而不是高速缓存缺失。另一方面，不准确的预取可致使有用数据被从高速缓存移除并且该未准确预取的数据不被访问，这可降低性能。另外，即使性能没有被不利地影响或被少量改善，但是处理器执行预取所消耗的过量的电力可能是不合理的。具体地，在可用能量有限(例如，来自电池)的便携式设备中，过量的电力消耗可降低电池寿命。

发明内容

在一个实施例中，处理器可实现基于访问映射-图案匹配(AMPM)的预取器，该预取器具有被设计为改善预取准确度和/或降低电力消耗的特征部。在一个实施例中，与访问映射匹配的访问图案可包括用于该图案中的一些高速缓存块的通配符。该通配符可匹配针对对应高速缓存块的任何访问(例如，没有访问、按需访问、预取、成功预取等)。实现乱序执行的实施例可以与初始代码序列不同的顺序或甚至以针对不同执行的不同顺序来生成高速缓存访问，这取决于处理器中的其他指令的执行。这些变型实际上在访问映射中产生“噪声”，通配符可过滤掉这些噪声。另外，当代码序列以异常图案来访问高速缓存块但最终访问高速缓存块的规则图案时，可使用通配符。此外，在一些实施例中，具有不规则步幅的图案和/或不规则访问图案可被包括并且可被检测以用于预取生成。

在一个实施例中，AMPM预取器可实现用于大流预取的链接访问映射。如果检测到流，则AMPM预取器可针对该流来分配映射条目对并且可重新使用该映射条目对以用于该流内的后续访问映射区域。此类特征部可阻止大流覆写AMPM预取器中的多个条目，并且与该流无关的其他可能有用的访问映射可因此被保持。

在一些实施例中，品质因子可与每个访问映射相关联。品质因子可为对所匹配的图案实际预测访问映射中的访问的效果的指示。当预取不如所期望的准确时，品质因子可用于控制预取生成的速率。

附图说明

下面的详细描述将参照附图进行描述，现在对附图进行简要描述。

图1是处理器的一个实施例的框图。

图2是图1中所示的预取单元的一个实施例的框图。

图3是示出了待匹配的示例性图案的图示。

图4是示出了包括通配符和匹配图案的图案的图示。

图5是示出了图2中所示的预取单元的一个实施例的操作的流程图。

图6是示出了可被链接以用于链接流的访问映射条目对的一个实施例的框图。