用于预测源操作数值并优化指令处理的设备和方法技术

提供了一种用于处理指令的设备和方法。所述设备具有用于执行指令的执行电路，其中每个指令需要使用一个或多个源操作数值来执行关联操作以产生结果值。发布电路用于维护等待由所述执行电路执行的未决指令的记录，并且预测电路用于为选择的未决指令产生预测的源操作数值。优化电路然后被布置为在下述情况下针对所述选择的未决指令检测到优化条件：考虑到所述选择的未决指令的所述关联操作，所述预测的源操作数值使得所述结果值在不执行所述关联操作的情况下是已知的。响应于检测到所述优化条件，实现优化操作，而不是使所述执行电路执行所述关联操作以执行所述选择的未决指令。这可导致显著的性能和/或功耗改进。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预测源操作数值并优化指令处理的设备和方法
技术介绍
本技术涉及一种用于处理指令的设备和方法。数据处理设备将通常提供用于执行指令序列的执行电路，其中每个指令可能需要使用一个或多个源操作数值来执行关联操作以产生结果值。在执行电路可以执行特定指令之前，该指令的源操作数值必须是可用的。例如，情况可能是特定指令所需的一个或多个源操作数值被产生作为其他较早指令的结果值。在这样的情形下，在上述特定指令被认为使其源操作数值可用并因此可以被分派到执行电路之前，通常需要等待产生任何这样的结果值。为了寻求改进性能，一些系统提供用于为一个或多个指令产生预测的源操作数值的值预测电路。基于这种预测的源操作数值，然后可将指令发布到执行电路(只要任何其他需要的源操作数值也是可用的)，这可以在预测的源操作数值正确的情况下提高性能。在适当的时候，可做出关于预测的源操作数值是否正确的确定，并且如果不正确，则可将处理系统的状态返回到利用预测的源操作数值之前的点，同时考虑到实际的源操作数值来重新执行任何受影响的指令。期望进一步改进在采用值预测的系统内可获得的性能好处。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种设备，包括：/n执行电路，用于执行指令，每个指令需要使用一个或多个源操作数值来执行关联操作以产生结果值；/n发布电路，用于维护等待由所述执行电路执行的未决指令的记录；/n预测电路，用于为选择的未决指令产生预测的源操作数值；以及/n优化电路，用于在下述情况下针对所述选择的未决指令检测到优化条件：考虑到所述选择的未决指令的所述关联操作，所述预测的源操作数值使得所述结果值在不执行所述关联操作的情况下也是已知的；/n其中，所述优化电路被布置为：响应于检测到所述优化条件，实现优化操作，而不是使所述执行电路执行所述关联操作以执行所述选择的未决指令。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180926 GB 1815654.71.一种设备，包括：
执行电路，用于执行指令，每个指令需要使用一个或多个源操作数值来执行关联操作以产生结果值；
发布电路，用于维护等待由所述执行电路执行的未决指令的记录；
预测电路，用于为选择的未决指令产生预测的源操作数值；以及
优化电路，用于在下述情况下针对所述选择的未决指令检测到优化条件：考虑到所述选择的未决指令的所述关联操作，所述预测的源操作数值使得所述结果值在不执行所述关联操作的情况下也是已知的；
其中，所述优化电路被布置为：响应于检测到所述优化条件，实现优化操作，而不是使所述执行电路执行所述关联操作以执行所述选择的未决指令。


2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述选择的未决指令提供目的地寄存器标识符，并且所述优化操作包括：一旦所述预测的源操作数值被确定为正确，就将所述已知结果值提交给根据所述目的地寄存器标识符确定的寄存器。


3.根据权利要求2所述的设备，其中：
每个指令被布置为通过提供关联的源寄存器标识符来标识所述一个或多个源操作数值；
所述选择的未决指令针对由所述预测电路预测的所述源操作数提供源寄存器标识符，该源寄存器标识符是要由所述执行电路执行的指令序列中的较早指令的目的地寄存器标识符；并且
一旦为所述较早指令确定了所述结果值并且所述结果值与所述预测的源操作数值匹配，就将为所述选择的未决指令预测的源操作数值确定为正确的。


4.根据权利要求2或权利要求3所述的设备，其中，所述优化电路被布置为：通过使所述执行电路将所述已知结果值写入根据所述目的地寄存器标识符确定的所述寄存器，来实现所述优化操作。


5.根据权利要求2或权利要求3所述的设备，其中，所述设备支持所述执行电路相对于所述指令的原始程序次序乱序推测地执行所述指令，所述设备还包括：
寄存器重命名电路，用于将所述指令中的寄存器标识符所标识的架构寄存器映射到物理寄存器集内的物理寄存器，其中，物理寄存器的数量超过架构寄存器的数量；以及
所述优化电路被布置为通过使所述寄存器重命名电路执行重映射来实现所述优化操作，所述重映射使得所述目的地寄存器标识符所标识的架构寄存器被映射到包含所述已知结果值的物理寄存器。


6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述优化电路被布置为：在所述预测的源操作数值被确定为正确之前推测地执行所述重映射，然后在所述预测的源操作数值已被确定为正确时提交所述重映射。


7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述重映射用于针对至少一个相关指令触发进一步优化操作，所述至少一个相关指令使用所述选择的未决指令的结果值作为源操作数。


8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述至少一个相关指令是移动指令，所述移动指令将所述选择的未决指令的所述结果值标识为源操作数，并且所述进一步优化操作使所述寄存器重命名电路执行进一步重映射，使得所述移动指令的目的地寄存器标识符所标识的架构寄存器也被映射到包含所述已知结果值的物理寄存器。


9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述选择的未决指令的所述关联操作对多个源操作数值进行操作，并且所述关联操作使得：当所述预测的源操作数值为预定值时，所述已知结果值由所述源操作数值之一给出。


10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述预定值是0。


11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述选择的未决指令是乘法指令，并且当所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·理查德·格林哈尔格，弗雷德里克·克劳德·玛丽·皮里，伊恩·迈克尔·考尔菲尔德，阿尔宾·皮尔里克·托内尔，
申请(专利权)人：ARM有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB