[发明专利]供无序处理器执行循环指令的保留站电路、相关方法和计算机可读媒体

说明书

优先权申请

本申请要求2015年3月20日提交且标题为“提供对通过无序处理器(OOP)的循环指令的数据流执行的低开销管理以及相关电路、方法和计算机可读媒体(PROVIDING LOWER-OVERHEAD MANAGEMENT OF DATAFLOW EXECUTION OF LOOP INSTRUCTIONS BY OUT-OF-ORDER PROCESSORS(OOPS),AND RELATED CIRCUITS,METHODS,AND COMPUTER-READABLE MEDIA)”的美国临时专利申请序列号62/135,738的优先权，所述申请的全文内容通过引用并入本文中。

本申请还要求2015年6月18日提交且标题为“提供对通过无序处理器(OOP)的循环指令的数据流执行的低开销管理以及相关电路、方法和计算机可读媒体(PROVIDING LOWER-OVERHEAD MANAGEMENT OF DATAFLOW EXECUTION OF LOOP INSTRUCTIONS BY OUT-OF-ORDER PROCESSORS(OOPs),AND RELATED CIRCUITS,METHODS,AND COMPUTER-READABLE MEDIA)”的美国专利申请序列号14/743,198的优先权，所述申请的全文内容通过引用并入本文中。

技术领域

本公开的技术大体上涉及通过无序处理器(OOP)的循环指令的数据流执行。

背景技术

许多现代处理器是能够对程序指令进行数据流执行的无序处理器(OOP)。在使用数据流执行方法的情况下，OOP对程序指令的执行次序由每条程序指令的输入数据的可用性(“数据流次序”)而不是程序指令的程序次序来确定。因此，程序指令的所有输入数据一生成，OOP就可执行程序指令，这可能会产生性能增益。例如，当检索输入数据以便获得较旧程序指令时，OOP可继续执行能够立即执行的最近提取的指令，而不是不得不“故意拖延”(即，有意引入处理延迟)。以此方式，OOP可富有成效地利用处理器时钟周期(否则将被浪费)。

常规OOP可采用指令窗口，所述指令窗口指定可无序执行的程序指令集。当指令窗口内的程序指令的执行完成时，执行结果可为“确定”的或使所述执行结果不具有推测性，且可从指令窗口撤回程序指令以便为新的程序指令腾出空间以供执行。然而，在一些情况下，从指令窗口收回程序指令可导致OOP的操作效率低下。例如，如果程序指令是循环的一部分，那么可在多个循环迭代内反复地执行相同程序指令。因此，在执行循环时可从指令窗口反复地提取、执行和撤回程序指令。

可通过使用保留站片段来改善OOP在上述情况中的性能。保留站片段是可存储程序指令和执行所需的相关信息(例如操作数)的OOP微架构特征。OOP可将与循环相关联的每条程序指令加载对应的保留站片段。每个保留站片段可经配置以保持程序指令达指定次数的循环迭代，而不是在循环完成之前撤回程序指令。当保留站片段确定其程序指令的所有输入数据可用时，保留站片段将程序指令及其输入数据提供给处理器来执行。只有在循环已经完成所有迭代之后，才从对应的保留站片段撤回与所述循环相关联的程序指令。

使用保留站片段所引起的一个问题是相对于程序指令的输入数据的消费来管理输入数据的产生。如果生产者指令生成数据的速率大于消费者指令可将数据用作输入的速率，那么数据可能会丢失。或者，可能需要使用额外存储装置或缓冲机构，这对处理器周期和/或功耗来说可能较为昂贵。

发明内容