[发明专利]减少处理引擎中的加载-存储冲突惩罚的系统和方法

说明书

一种用于乱序处理引擎的加载‑存储冲突检测系统，包括：调度器，向多个指令流水线派遣指令。指令流水线包括当执行推定派遣的加载指令时提供加载有效信号的加载流水线。加载‑存储冲突检测系统包括比较逻辑、广播逻辑和阻止逻辑。当推定派遣的加载指令的加载指令虚拟地址与先前派遣的且对应数据尚未准备好的存储指令的至少一个存储指令虚拟地址匹配时，比较逻辑声明清除信号。广播逻辑向调度器广播加载有效信号，以使能依赖于推定派遣的加载指令的任何指令的派遣。当清除信号被声明时，阻止逻辑无效加载有效信号，以避免降低处理性能的加载‑存储冲突。

技术领域

本发明一般涉及一种处理引擎，更具体地涉及一种减少推定的乱序处理引擎中的加载-存储冲突惩罚的系统和方法。

背景技术

诸如微处理器等的处理引擎执行诸如x86指令集架构等的指令集架构的指令。在许多这样的引擎中，经常被称为宏指令的、指令集架构的指令首先被翻译成微指令(或微操作或“μop”)，微指令被发射到将指令派遣到执行单元的保留站模块。这里，微指令被更一般地简称为“指令”。指令也被发射到确保指令的按次序退出(retirement)的重排序缓冲器。

乱序(out-of-order，O-O-O)调度器在处理器设计中被广泛使用，并且提供高性能处理器与他者之间的重要区别。在O-O-O调度器中，基于依赖性来派遣每个指令，当多个指令分别使用同一寄存器来作为源和目的地时存在依赖性。此外，一些指令的依赖性难以识别，诸如加载(load)指令和存储(store)指令的依赖性。这是因为，依赖性不是由于同一寄存器而引起的，而是由于同一地址而引起的，而该地址是不为调度阶段的调度器所知道的。所以，一种通常的方法是推定地假设加载指令和存储指令不具有任何冲突。当后面不幸检测到冲突时，结果是不正确的，清空流水线，并且再次派遣指令。当指令的推定派遣是不正确的时，指令的清空和重新派遣引起显著的惩罚(penalty)。

发明内容

根据一个实施例的微处理器包括加载流水线、调度器、地址生成单元和加载-存储队列。加载流水线包括多个级，包含至少一个操作数级和多个执行级。调度器向至少一个操作数级派遣加载指令，以由执行级来执行。加载指令包括推定派遣的加载指令。地址生成单元在推定派遣的加载指令已进行到执行级之前提供关于推定派遣的加载指令的加载指令虚拟地址。当在加载指令虚拟地址与至少一个先前派遣的且尚未确定对应存储数据的存储指令的存储指令虚拟地址之间发生匹配时，加载-存储队列声明清除信号以无效推定派遣的加载指令。

倘若冲突，诸如当在加载指令虚拟地址与至少一个先前派遣的存储指令的存储指令虚拟地址之间发生匹配时，清除信号无效推定派遣的加载指令。以此方式，当清除信号被声明时调度器可以不过早地派遣依赖性指令，否则相反的是，调度器被配置为调度依赖于投机加载指令的指令的派遣。

在一个实施例中，加载流水线被配置为当推定派遣的加载指令已经进行到所选择的执行级时声明加载有效信号。提供阻止逻辑(kill logic)，当清除信号被声明时，阻止逻辑阻止调度器检测到加载有效信号。可以提供广播逻辑以当加载有效信号被声明时接收和广播加载有效信号，除非清除信号被声明以无效推定派遣的加载指令。广播逻辑可以包括当清除信号被声明时阻止广播逻辑广播加载有效信号的阻止逻辑。

加载-存储队列可以包括多个条目，每个用于将推定派遣的加载指令的加载指令虚拟地址与一个或多个存储指令虚拟地址进行比较。可以为每个条目提供有效逻辑和适格逻辑，以确保对应的存储指令虚拟地址与早先派遣的且对应存储数据尚未被确定的存储指令对应。每个条目可以声明初步清除信号，并且可以提供或(OR)逻辑以当任何一个或多个初步清除信号被声明时声明清除信号。