[发明专利]条件分支指令处理方法及系统、CPU、芯片

说明书

本发明涉及处理器领域，提供一种条件分支指令处理方法及系统、CPU、芯片。所述条件分支指令处理方法包括：译码级对接收自取指级的指令进行译码，并将译码后的指令发送至执行级，其中译码后的指令包含条件分支指令以及条件分支指令的目标地址；译码级在接收到反馈自执行级的下一时钟周期可继续执行指令的确认信号的情况下，将条件分支指令的目标地址发送至取指级；取指级在接收到来自执行级的条件分支指令跳转确认信号的情况下，预取所述条件分支指令的目标地址的数据。本发明基于流水线结构实现条件分支指令处理，无需同时取顺序地址和目标地址的数据，降低功耗浪费，条件分支不跳转时流水线也不会停顿，提升系统性能。

技术领域

本发明涉及处理器领域，具体地涉及一种条件分支指令处理方法、一种条件分支指令处理系统、一种CPU、一种芯片以及一种存储介质。

背景技术

在CPU（central processing unit，中央处理器，简称CPU）的流水线中，条件分支指令之后的执行指令与条件分支指令之间存在控制相关性，需要在条件分支指令的条件码确认后才知道之后要执行的指令。在执行到分支指令时流水线会暂停，等待计算条件码的指令完成后确定分支指令是否跳转，来确定是取顺序地址还是分支目标地址，取回指令后，流水线才能继续执行指令，因此流水线中会出现气泡。

现有的处理器系统采用了分支预测技术，通过预测分支是否跳转，预取顺序地址或跳转目标地址的指令，如果跳转方向预测正确，可以消除气泡。在硬件设计中，但是，分支预测的方式需要设计一个分支预测处理单元的硬件结构，通常，分支预测处理单元中需要通过硬件逻辑记录分支指令的地址和跳转的历史信息，根据记录的地址识别分支指令识别到分支指令后，根据跳转历史信息决定是否跳转，分支预测处理单元的硬件结构相对复杂，分支处理的功耗较大。另外一种分支预测处理单元只记录分支指令的地址，不记录分支跳转的历史信息，根据地址识别到分支指令后，同时取顺序地址和目标地址的指令，根据分支的执行结果选择目标地址或顺序地址返回的数据到流水线执行。这种分支预测处理单元要求存储指令的系统有两个读端口，对访存的带宽要求较高，在确定分支是否跳转之前需要两个缓冲区分别存储顺序地址和目标地址取回的指令，硬件实现更复杂，功耗更大。

发明内容

本发明实施方式的目的是提供一种条件分支指令处理方法及系统，以解决上述的条件分支指令处理功耗大、系统硬件结构复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种条件分支指令处理方法，所述方法包括：

译码级对接收自取指级的指令进行译码，并将译码后的指令发送至执行级，其中译码后的指令包含条件分支指令以及条件分支指令的目标地址；

译码级在接收到反馈自执行级的下一时钟周期可继续执行指令的确认信号的情况下，将条件分支指令的目标地址发送至取指级；

取指级在接收到来自执行级的条件分支指令跳转确认信号的情况下，预取所述条件分支指令的目标地址的数据。

进一步地，执行级在执行所述译码后的指令时，判断下一时钟周期是否可继续执行指令，在确认可继续执行的情况下，发送下一时钟周期可继续执行指令的确认信号到译码级。

进一步地，所述执行级在执行所述条件分支指令时判断条件分支指令是否发生跳转，在判断发生跳转时发送条件分支指令跳转确认信号到取指级。

进一步地，所述取指级在接收到来自执行级的条件分支指令跳转确认信号的情况下，预取所述条件分支指令的目标地址的数据，包括：取指级在接收到来自执行级的条件分支指令跳转确认信号的情况下，接收从所述条件分支指令的目标地址返回的数据，清空预取的顺序地址的数据。

进一步地，所述方法还包括：取指级在未接收到来自执行级的条件分支指令跳转确认信号的情况下，拒绝接收从所述条件分支指令的目标地址返回的数据，发送禁止写入的使能信号。