JPH08305565A - 命令及びデータのフェッチ制御方法及びシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 命令及びデータの改善されたフェッチ方法及
びシステムを提供する。 【解決手段】 コンピュータ処理ユニットがSTOUCH命令
と称する新規のプリフェッチ命令を含み、プリフェッチ
要求が開始された時点とプリフェッチされたデータが実
際に必要とされる時点との間にある条件分岐に関するコ
ンパイル時投機をエンコードすることができる。この投
機を実行時ハードウェアへ明示することにより、無効な
投機に基づくプリフェッチ・ラインを早期に破棄すると
共に、有効な投機に基づくプリフェッチ・ラインをキャ
ッシュに長く保持することが可能となり、キャッシュ性
能を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータ処理
ユニットに関し、特に、コンピュータ処理ユニットのキ
ャッシュ・メモリへ命令及びデータをプリフェッチ(pre
fetch：先取り)することに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ処理ユニットの命令サイク
ル時間は、年毎に約５０％の割合で短縮されている。そ
の一方、メモリ・アクセス時間は、年毎に約５〜１０％
で短縮されている。この結果、コンピュータ処理ユニッ
トにおいて、積極的プリフェッチ技術が利用されるよう
になった。積極的プリフェッチによれば、命令及び／又
はデータのブロックが必要なときにこれらがキャッシュ
に記憶されていることが確保される。これにより、メモ
リ・アクセスの潜在的に大きな遅延が顕在化しないこと
となる。

【０００３】コンピュータ処理ユニットは、有効なプリ
フェッチに用いられたアクセス・パターンを動的に学習
しようとする。このような動的(すなわち実行時)プリフ
ェッチ技術は、重装備のハードウェアを必要とする上、
命令やデータの複雑なアクセス・パターンを学習する際
にはあまり有効でないこともある。別の方法として、プ
リフェッチによるサポートが、キャッシュ・ラインのコ
ンパイラ指向実行時プリフェッチの形態をとる場合があ
る。さらに、コンピュータ処理ユニットが、キャッシュ
・ブロックのプリフェッチのサポートを行う場合もあ
る。PowerPC 601等の現在のマイクロプロセッサは、通
常「タッチ命令」（例えば、PowerPC 601におけるdcbt
命令及びdcbst命令）として知られる新しい命令を含
み、特定のブロックをキャッシュへフェッチすれば性能
が上がるだろうという示唆を実行時のマシンに対して与
える。このようなプリフェッチは、データの場合で云え
ば、変換違反又は保護違反に対してシステム・エラー・
ハンドラが呼出されないことを除いて、ロード・オペレ
ーションとして一般的に単純に扱われる。

【０００４】現在の積極的プリフェッチ技術の有効性は
限られている。第１に、プリフェッチの発生が早すぎる
ことがある。この場合、命令及び／又はデータの指定さ
れたブロックは、それが実際に必要とされる前にキャッ
シュから削除されてしまう。さらに重要なことに、積極
的プリフェッチは、プログラム制御フローの不確定部分
へ入り込みがちである。言い替えるならば、コンピュー
タ処理ユニットが未導出の条件分岐命令に遭遇したと
き、次の２つの選択肢が存在する。 （１）両方のブロック（すなわち、選択される枝に対応
するブロックと選択されない枝に対応するブロック）を
プリフェッチする。又は、 （２）これらのブロックのいずれか１つをプリフェッチ
する。 上記２つの選択肢とも、誤った分岐投機(branch specul
ation)があった場合にはキャッシュ汚染という障害の可
能性がある。キャッシュ汚染とは、キャッシュが役に立
たないブロックを含ませられることを意味する。そして
ますます、命令やデータが実際に必要とされる前にキャ
ッシュから削除される可能性が高くなり、従ってプリフ
ェッチによる性能利得とはかけ離れてくる。これらの条
件下で更なる積極的プリフェッチを行うことは更なるキ
ャッシュ汚染を意味するので、プリフェッチの潜在的性
能が限定されてしまうことが深刻な問題である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上により、本発明の
目的は、多数の未導出の分岐を越えて命令及びデータを
フェッチする改善された方法を提供することである。本
発明の更なる目的は、多数の未導出の分岐を越え、コン
パイル時投機を用いて命令及びデータをフェッチする改
善された方法を提供することである。本発明の更なる目
的及び利点は、添付の図面と共に以下の説明により明ら
かとされるであろう。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的の達成するた
めに、ここに具体的に説明される本発明によるコンピュ
ータ処理ユニットは、命令キャッシュのライン内へロー
ドされそして実行のために命令キャッシュから処理ユニ
ットへ転送される命令のシーケンスを記憶する主メモリ
を有する。ライン置換アルゴリズムは、命令キャッシュ
のラインを上書きするために用いられる。STOUCH命令
が、例えばコンパイル時に命令のシーケンスへ挿入され
る。STOUCH命令は、このSTOUCH命令により識別される１
又は複数の命令が命令キャッシュへフェッチされ、かつ
このSTOUCH命令により特定される投機(speculation)が
真(true)であるならば性能が上がるであろうという示唆
を与えるものである。

【０００７】命令のシーケンスの実行中に、上記命令キ
ャッシュから上記処理ユニットへ転送された命令の１つ
がSTOUCH命令であれば、STOUCH命令により識別された１
又は複数の命令が主メモリから１又は複数の命令キャッ
シュのラインへフェッチされ、STOUCH命令に関する投機
が導出(resolve)される。

【０００８】STOUCH命令に関する各投機が有効と導出さ
れたならば、STOUCH命令により識別された１又は複数の
命令を含む命令キャッシュの１又は複数のラインが、ラ
イン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおける
よりも多いマシン・サイクル数について保持されるよう
にライン置換アルゴリズムが修整される。

【０００９】しかしながら、STOUCH命令に関する投機の
いずれも無効であると導出されたならば、STOUCH命令に
より識別される１又は複数の命令を含む１又は複数の命
令キャッシュのラインがライン置換アルゴリズムの通常
オペレーション中よりも少ないマシン・サイクル数だけ
保持されるように、ライン置換アルゴリズムを修整す
る。

【００１０】本発明は、データ・キャッシュへデータを
プリフェッチするために同様の方式を開示する。

【００１１】STOUCH命令により指定された投機の導出に
よってライン置換アルゴリズムを修整することにより、
キャッシュ汚染が低減されシステム性能が拡張される。

【００１２】

【発明の実施の形態】詳細な説明の前に、以下の用語の
定義を示すことが有用であろう。 ［１］プリフェッチ：命令又はデータのプリフェッチと
は、命令又はデータがメモリ階層の下層(例えば、オン
チップ・キャッシュ)にないと仮定してその命令又はデ
ータが必要とされる前に、メモリ階層の上層(例えば、
主メモリ)からメモリ階層の下層へその命令又はデータ
を予めフェッチすることを云う。ある命令が実際に必要
であると見なされる時点は、プログラム制御が当該命令
をフェッチしデコード及び実行しようとする準備ができ
たときである。あるデータ値が実際に必要であると見な
される時点は、当該データ値をオペランドとして用いる
１又は複数の命令の実行の準備ができたときである。

【００１３】［２］投機プリフェッチ：１又は複数の未
導出の分岐をもつ命令又はデータのプリフェッチであ
る。

【００１４】［３］順次追随順序(sequential trace or
der:ＳＴＯ)：同時に１つだけ命令を実行する単一制御
スレッドの非投機マシン上のプログラムの完全な実行か
ら得られたプログラム命令の実行シーケンスの動的順序

【００１５】次に概要を説明する。コンピュータ・シス
テムにおいては、実行時に先立って命令メモリ中のシー
ケンスにコンパイラ又はアセンブリ・プログラムを用い
て生成された命令が配置される。このシーケンスは、静
的順序と呼ばれる。動的順序は、コンピュータがこれら
の命令を実行する順序である。動的順序は、静的順序と
同じ場合も異なる場合もある。以下の説明において「コ
ンパイル時」という用語は、実行時以前処理(prior-to-
run-time processing)のタイミングを云う。このような
処理はコンパイラにより実行されることがほとんどであ
るけれども、例えばアセンブリ・レベル・プログラミン
グ等の他の手段を代わりに用いることもできることを注
記する。

【００１６】本発明は、明示的な制御フロー投機を各投
機によるプリフェッチと関連付けるプリフェッチ方式を
提示する。このプリフェッチ方式は、命令又はデータの
キャッシュ・ミスが実行時に起こりやすいプログラム中
の特定の場所を決定するコンパイル時解析に基づく。非
順次(non-sequential)の分岐目標や不規則なデータ・ア
クセスは、通常、キャッシュ・ミスの原因となりやすい
キャッシュ・アクセスの典型例である。このようなキャ
ッシュ・ミスによる性能への影響を最小とするために、
コンパイラは、実行時のハードウェアに対して早めの示
唆を与えることができる１組の場所を識別する。この示
唆により実行時のハードウェアは、前もって識別された
キャッシュ・アクセスに関する予想されるミス損失を避
けるべくプリフェッチを開始することができる。以下の
説明においては、このような静的プログラム中の場所を
「プリフェッチ・ポイント」と称する。これには、この
ようなアクセスのアドレスをより早く入手できるように
再構成するコンパイル時コードも含まれる。

【００１７】図１は、プログラムの制御フローを示す図
である。図中の各ノードは非分岐命令の群すなわちブロ
ックを示しており、分岐命令により任意に終了する。条
件分岐により終了するコード・シーケンスのいずれのブ
ロックも、分岐が選択されない(fall through)場合に制
御が移行する一つの端(符号Ｆで示される)と、分岐が選
択された場合に制御が移行するもう一つの端(符号Ｔで
示される)とを有する。残りのブロックは、単独の目標
ブロックへの非分岐命令又は無条件分岐のいずれかで終
了する。ブロックから制御フローが出てブロックへ制御
フローが入る場合は、符号を付していない端が示されて
いる。

【００１８】例えば、ブロックＢ１０にある記憶命令
が、実行時にキャッシュ・ミスを起こしそうなものの１
つとしてコンパイル時に識別されたと仮定する。このア
クセスに関するミス遅延のおそれを顕在化させないよう
に、コンパイラは、例えばブロックＢ１のプリフェッチ
・ポイントを識別する。ところが、ブロックＢ１とブロ
ックＢ１０との間には３つの条件分岐、すなわちブロッ
クＢ１、Ｂ２、及びＢ８の端の条件分岐が存在する。従
って、実行時に介入するこれらの分岐結果によっては制
御がブロックＢ１からブロックＢ１０へと流れない可能
性がある。その場合、おそらくはより有用なキャッシュ
・ラインを置き換えることになるため、ブロックＢ１で
開始されたプリフェッチが無駄になると共にキャッシュ
を汚染する。

【００１９】本発明は、STOUCH命令と称される新規のプ
リフェッチ命令を提示するものである。この命令は、プ
リフェッチ要求が開始される時点と実際にそのプリフェ
ッチされたデータが必要とされる時点との間に存在する
条件分岐に関するコンパイル時投機をエンコードするこ
とができる機能をもつコンパイラを提供する。このコン
パイル時投機を実行時ハードウェアに対して明示的に伝
達する結果、無効な投機に基づいてプリフェッチされた
ラインを早めに破棄できる一方、有効な投機に基づいて
プリフェッチされたラインをキャッシュ内にさらに長く
保持することができ、好適なキャッシュ性能が実現され
る。命令のセマンティクス及びこの命令を実行する際の
コンピュータ処理システムのオペレーションの詳細を以
下に述べる。

【００２０】先ず、STOUCH命令について詳細に説明す
る。本発明におけるSTOUCH命令は、もしこの命令の予想
する有効アドレスによりアドレス指定されたバイトを含
むブロックがキャッシュ内にフェッチされそしてこの命
令に動的に続く分岐シーケンスに関する指定された投機
が保持されるならば、プログラムは識別されたブロック
に速やかにアクセスすることになり、おそらくは性能が
向上するであろうという示唆を与えるものである。STOU
CH命令を実行することは、システム・エラー・ハンドラ
を呼出す原因とはならない。

【００２１】図２はSTOUCH命令１１を示しており、好適
にはSTOUCH命令のＯＰコード・フィールド１２と、アド
レス・フィールド１３と、条件フィールド１５とを含
む。アドレス・フィールド１３は、命令又はデータのキ
ャッシュ・ブロックのアドレスを明確に識別する。条件
フィールド１５は、１組のコンパイル時投機、<条件１
>、<条件２>...<条件Ｎ> (図中、符号１５-１、１５-
２...１５-Ｎで示される)を指定する。Ｎは、許容され
る投機の最大数を意味し、所与のアーキテクチャにおけ
るSTOUCH命令エンコードのために利用可能なＯＰコード
・ビットの数の関数である。さらにSTOUCH命令１１は、
２つ方法のうちの１つにより、<条件１>から<条件Ｎ>ま
での条件の組を解釈するために用いられるモード・ビッ
ト１４を含んでもよい。例えば、モード・ビット１４が
有効（Ｖ）にセットされているならば、STOUCH命令に関
する全てのコンパイル時指定条件(<条件１>〜<条件Ｎ>)
が実行時に真と評価された場合に、関連するプリフェッ
チが推奨されたとみなすことができる。一方、モード・
ビット１４が無効（Ｉ）にセットされているならば、ST
OUCH命令に関する全てのコンパイル時指定条件(<条件１
>〜<条件Ｎ>)が実行時に真と評価されたとしても、関連
するプリフェッチが推奨されたとみなすことはできな
い。

【００２２】次に、条件フィールド１５のセマンティク
スを詳細に説明する。説明を簡単とするために、STOUCH
命令の「従属領域」は、STOUCH命令の直後の命令から始
まり、そしてSTOUCH命令によりプリフェッチされた命令
やデータが実際に必要とされる直前の命令において終了
する順次追随順序（ＳＴＯ）による命令のシーケンスと
して定義される。

【００２３】さらに具体的には、STOUCH命令１１の条件
フィールド１５は、１又は複数の分岐のシーケンスの結
果に関するコンパイル時投機を<条件１>、<条件２>...<
条件Ｎ>としてエンコードする。シーケンス中の第１の
条件は、符号１５-１で示される<条件１>であり、STOUC
H命令の従属領域において動的に遭遇する単独の条件分
岐の最初のものである。シーケンス中の第２の条件は、
符号１５-２で示される<条件２>であり、STOUCH命令の
従属領域において動的に遭遇する単独の条件分岐の第２
のものである。以下同様である。別々の命令場所に存在
する分岐のみが、単独の分岐と見なされる。

【００２４】さらに、特定の分岐結果のコンパイル時投
機をエンコードする条件は、好適には、次の３つの条件
のいずれかである。すなわち、分岐（Ｔ）、非分岐
（Ｆ）、及び無視（Ｘ）のいずれかである。別の例とし
て、条件に関する投機が、分岐（Ｔ）又は非分岐（Ｆ）
のいずれかに限定されることもある。

【００２５】正確に言えば、STOUCH命令１１の<条件１>
〜<条件Ｎ>の条件の組は、従属領域における後続の制御
パスに関するコンパイル時投機をエンコードする。直観
的には、コンパイラは、プリフェッチ・ポイントから正
規のアクセス・ポイントまでの制御フロー領域を通る好
ましいパスをエンコードする場合には有効モード・セッ
トを用いることになり、一方、プリフェッチ・ポイント
から正規のアクセス・ポイントまでの制御フロー領域を
通る好ましくないパスをエンコードする場合には無効モ
ード・セットを用いることになる。

【００２６】STOUCH命令の条件エンコード形式をさらに
明確とするために、図１に示した例について考える。 ・STOUCH [R1]，Ｖ，Ｔ，Ｘ，Ｔ このエンコードは、レジスタＲ１のアドレスに関するキ
ャッシュ・ブロックのプリフェッチが推奨されることを
示唆する。ただし、STOUCH命令の従属領域内の第１の条
件分岐（すなわち、ブロックＢ１の末端の分岐）が分岐
であり、STOUCH命令の従属領域内の第２の条件分岐（す
なわち、ブロックＢ２の末端の分岐）がいずれへも行く
ことができ、そしてSTOUCH命令の従属領域内の第３の条
件分岐（すなわち、ブロックＢ８の末端における分岐）
が分岐である場合においてである。実行時制御フローが
この投機されたパスに沿わない場合、つまりブロックＢ
１０の記憶へとつながらない場合には、プリフェッチさ
れたキャッシュ・ブロックは、関連するキャッシュ汚染
による性能への悪影響を避けるために破棄される。ここ
で、１組のコンパイル時投機のこの特定の解釈は、関連
する有効Ｖモード・ビットのセットによることを注記す
る。

【００２７】・STOUCH [R2]，Ｖ，Ｆ，Ｆ このエンコードは、レジスタＲ１のアドレスに関するキ
ャッシュ・ブロックのプリフェッチが推奨されることを
示唆する。ただし、STOUCH命令の従属領域内の第１の条
件分岐（すなわち、ブロックＢ１の末端の分岐）が非分
岐であり、STOUCH命令の従属領域内の第２の条件分岐
（すなわち、ブロックＢ３の末端の分岐）もまた非分岐
である場合においてである。実行時制御フローがこの投
機されたパスに沿わない場合、つまりブロックＢ７のロ
ードへとつながらない場合には、プリフェッチされたキ
ャッシュ・ブロックは、関連するキャッシュ汚染による
性能への悪影響を避けるために破棄される。ここで、１
組のコンパイル時投機のこの特定の解釈は、関連する有
効モード・ビット（Ｖ）のセットによることを注記す
る。

【００２８】・STOUCH B12,I,F,X,T このエンコードは、ブロックＢ１２に関連するキャッシ
ュ・ブロックのプリフェッチが不要と見なされることを
示唆する。ただし、STOUCH命令の従属領域内の第１の条
件分岐（すなわち、ブロックＢ１の末端の分岐）が非分
岐であり、STOUCH命令の従属領域内の第２の条件分岐
（すなわち、ブロックＢ３の末端の分岐）がいずれへも
行くことができ、そしてSTOUCH命令の従属領域内の第３
の条件分岐（すなわち、ブロックＢ９の末端における分
岐）が分岐である場合に限る。実行時制御フローがこの
投機されたパスに沿わない場合、ブロック１２のプリフ
ェッチが推奨される。ここで、１組のコンパイル時投機
のこの特定の解釈は、関連する無効モード・ビット
（Ｉ）のセットによることを注記する。

【００２９】プリフェッチ・ポイントとアクセス・ポイ
ントとの間のコード領域が、無ループであるよう制限さ
れている場合には、STOUCH命令の後に遭遇する分岐の動
的シーケンスは、全て単独のものとなるであろう。言い
替えるならばこのような状況下では、第１の単独の条件
分岐は、単純に最初に動的に遭遇した条件分岐というこ
とになり、第２の単独の条件分岐は、単純に２番目に動
的に遭遇した条件分岐ということになる。以下同様であ
る。

【００３０】次に、STOUCH命令を実行するためのコンピ
ュータ処理システムについて説明する。図３は、本発明
によるSTOUCH命令を実行可能なコンピュータ処理システ
ムを示す機能ブロック図である。コンピュータ処理シス
テムは、プロセッサ・ユニット１００及び関連するメモ
リ・ユニット１０２を有する。メモリ・ユニット１０２
は、プロセッサ・ユニット１００上で実行されるプログ
ラムのデータ及び命令を保持する。汎用的には、メモリ
・ユニット１０２は、命令キャッシュ・ユニット１０４
及び及びデータ・キャッシュ・ユニット１０６とインタ
フェースされ、これによってメモリ・ユニット１０２中
の命令及びデータのうち頻繁に利用される部分が、それ
ぞれ命令キャッシュ・ユニット１０４及びデータ・キャ
ッシュ・ユニット１０６内にそれぞれ維持される。別の
例として、命令キャッシュ・ユニット１０４及びデータ
・キャッシュ・ユニット１０６を１つに統合されたキャ
ッシュへ併合することもできる。キャッシュ・ユニット
１０４、１０６に対するアクセス時間は、通常、メモリ
・ユニット１０２へのアクセス時間よりも遥かに短い。
さらに、周知のとおり命令キャッシュ・ユニット１０４
及び／又はデータ・キャッシュ・ユニット１０６は、多
数のキャッシュ又は多段階のキャッシュから構成されて
もよい。

【００３１】通常、命令キャッシュ１０４及びデータ・
キャッシュ１０６に記憶された命令やデータは、それぞ
れライン又はブロックに分割されている。命令フェッチ
・ユニット１０８は、命令キャッシュ１０４に記憶され
た１又は複数の命令のブロックをデコード・ユニット１
１０内へフェッチする。デコード・ユニット１１０は、
分岐・条件レジスタ更新命令を実行のために分岐ユニッ
ト１１２へ送り、順次命令（非分岐命令）をディスパッ
チ・ユニット１１４へ送る。ディスパッチ・ユニット１
１４は、ペンディング中の命令の従属性を解析して、１
又は複数の機能ユニット１１６上での命令の実行をスケ
ジューリングする。

【００３２】データ・フェッチ・ユニット１１８は、デ
ータ・キャッシュ１０６から機能ユニット１１６へのデ
ータ・ブロックのフェッチを必要に応じて処理する。デ
ータ・キャッシュ１０６は、命令によりソース・オペラ
ンドとして利用されるデータ値及び実行された命令によ
り発生されたデータ値のいくつかを保持する。メモリ内
の多数のデータ値が同時に機能ユニット１１６により要
求されたり、メモリへ送られる多数の結果が同時に発生
されたりするので、データ・キャッシュ１０６は、通
常、複数のポートを備えている。

【００３３】処理ユニット１００はさらに、１組のレジ
スタを含むレジスタ・ファイル１２０を有する。レジス
タ・ファイル１２０は、命令の実行のために機能ユニッ
ト１１６に対してオペランドを与えかつ実行の結果を受
信する。さらにこのレジスタの組は、構造的に可視のレ
ジスタと、構造的に不可視のレジスタとに分けられる。
構造的に可視の、すなわち構造化されたレジスタは、固
定レジスタ・セットと称され、マシンのアセンブリ・レ
ベルのプログラマ（又はコンパイラ）へアクセス可能で
ある。このようなレジスタ・ファイル１２０は周知の技
術である。

【００３４】各機能ユニット１１６は、いくつかの又は
全ての種類の命令を実行することができる。機能ユニッ
ト１１６は、レジスタ・ファイル１２０及び／又はデー
タ・キャッシュ１０６から入力ソース・オペランドを受
信したり、これらに対して出力結果を書き込んだりす
る。好適例では、全ての機能ユニット１１６が同一であ
り、よっていかなる命令も実行可能である。別の例とし
て、機能ユニット１１６が非対称的であり、特定のユニ
ットが所与の命令サブセットのみを実行可能であるよう
にしてもよい。この場合、ディスパッチ・ユニット１１
４は、この非対称性を認識して命令を適切にスケジュー
リングしなければならない。

【００３５】さらにプロセッサ・ユニット１００は、ア
ーキテクチャにより有効な順序と見なされた順序で命令
の実行を完了する完了ユニット１２２を有する。プロセ
ッサ・ユニット１００は、機能ユニット１１６が順序を
逸脱して命令を実行する場合であっても、アーキテクチ
ャ制約に依ってその同じ順序で命令を完了してもよい
し、しなくてもよい。

【００３６】分岐ユニット１１２は、未導出の分岐を予
測し、分岐導出に対する各予測の有効性を判断する。分
岐ユニット１１２は条件レジスタも含み、これは、条件
分岐の結果を評価するために用いられる。さらに分岐ユ
ニット１１２は、機能ユニット１１６により実行される
オペレーションの結果に従って条件レジスタを更新する
論理を含む。

【００３７】本発明においては、前述の通り、命令キャ
ッシュ１０４に記憶された命令は、１又は複数のSTOUCH
命令を含む。デコード・ユニット１１０はSTOUCH命令を
識別し、そのSTOUCH命令を投機的プリフェッチ制御ユニ
ット１２４へ送る。投機的プリフェッチ制御ユニット１
２４は、STOUCH命令に従って命令の投機的プリフェッチ
を制御し、そのSTOUCH命令に対応する投機的プリフェッ
チ・バッファ１２６に対してエントリを追加する。さら
に分岐ユニット１１２は、各分岐結果を投機的プリフェ
ッチ制御ユニット１２４へ送る。仮に分岐ユニット１１
２内で順序を逸脱して分岐が導出されたとしても、単純
とするために、分岐結果情報を順次追随順序（ＳＴＯ）
とすることができる。別の例として、分岐ユニット１１
２は、非順次の分岐結果情報を投機的プリフェッチ制御
ユニット１２４へ送ることもできるが、この場合、関連
する分岐ＩＤを各結果に付加することが必要である。投
機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、分岐結果情報
を用いることにより、投機的プリフェッチ・バッファ１
２６のエントリに関連する投機タグを評価し、この評価
に基づいて命令キャッシュ１０４及び／又はデータ・キ
ャッシュ１０６の上書きを制御する。さらに別の例とし
て、条件レジスタをレジスタ・ファイル１２０の部分と
して形成し、別の算術命令のセマンティクスの部分とし
て他の構造化レジスタと同様に更新することもできる。

【００３８】投機的プリフェッチ制御ユニット１２４及
び投機的プリフェッチ・バッファ１２６は、本発明独自
のものであり、STOUCH命令のセマンティクスを実施する
ことを主に担う。図４は、投機的プリフェッチ・バッフ
ァ１２６の各エントリ２００を示しており、ライン・タ
グ２０２、投機タグ２０４、及び制御タグ２０６を含
む。ライン・タグ２０２は、命令キャッシュ１０４又は
データ・キャッシュ１０６の特定のラインに対してエン
トリ２００を１対１で関連付ける。通常、キャッシュ構
造は、（命令キャッシュであれデータ・キャッシュであ
れ）適切なラインをアドレス指定するために用いられる
ライン・タグを含むディレクトリ部分と、ラインに関連
付けられたデータを含むデータ部分とから構成される。
この場合、各エントリに関連付けられたライン・タグ
は、投機的にプリフェッチされるキャッシュ・ラインに
関連するディレクトリ内容から容易に導出することがで
きる。別の例として、（投機的であるか否かによらず）
プリフェッチされるラインを保持されるために別個のプ
リフェッチ・バッファを用いることもできる。この場
合、エントリ２００のライン・タグ２０２は、単に、対
象とするラインに対するプリフェッチ・バッファの適宜
のインデクス(index)と云うことができる。エントリ２
００の投機タグ２０４は、STOUCH命令においてエンコー
ドされるコンパイル時投機から導出される。投機タグ２
０４については後述する。最後に、エントリ２００の制
御タグ２０６は、投機タグ２０４内のコンパイル時投機
を評価するために用いられる。制御タグ２０６に関する
サブフィールドについては後述する。制御タグ２０６を
初期化し及び更新するために用いられるアルゴリズムに
ついても後述する。

【００３９】図５は、各エントリの投機タグ２０４を示
しており、好適には複数のサブフィールド３０２-１〜
３０２-Ｎからなる投機フィールド３００を含む。前述
の通り、Ｎは許容される投機の最大数を示し、所与のア
ーキテクチャにおけるSTOUCH命令エンコードのために利
用可能なＯＰコード・ビットの数の関数である。サブフ
ィールド３０２-１〜３０２-Ｎは、各々、STOUCH命令の
後に遭遇する第１〜第Ｎ番目の単独の動的分岐に関する
コンパイル時投機をエンコードするデータを含む。さら
に、各投機タグ２０４はモード・ビット３０４を含むこ
とができ、これは、サブフィールド３０２-１〜３０２-
Ｎを２つの方法のいずれかにより解釈するために用いら
れる。具体的には、例えばモード・ビット３０４が有効
（Ｖ）にセットされているならば、サブフィールド３０
２-１〜３０２-Ｎでエンコードされる全てのコンパイル
時条件が実行時に真と評価された場合に、関連するエン
トリが推奨されたとみなすことができる。一方、モード
・ビット１４が無効（Ｉ）にセットされているならば、
サブフィールド３０２-１〜３０２-Ｎでエンコードされ
る全てのコンパイル時条件が実行時に真と評価されたと
しても、関連するプリフェッチが推奨されたとみなすこ
とはできない。

【００４０】さらに、図６は、各エントリの制御タグ２
０６を示しており、好適には、１又は複数の有効ビット
４００、ミス・ビット４０２、状態フィールド４０４、
第１の分岐ＩＤフィールド４０６、適合計数フィールド
４０８、及び寿命計数フィールド４１０を含む。有効ビ
ット４００がセットされているときは、関連するエント
リ２００が有効であることを示す。一方、有効ビット４
００が非セットのときは、エントリ２００が無効である
ことを示す。また、ミス・ビット４０２がセットされて
いるときは、エントリ２００に関連するキャッシュ・ラ
インがキャッシュ内にないことが判明しそしてSTOUCH命
令のプリフェッチ要求に応じてメモリ階層の高層からフ
ェッチされたことを示す。一方、ミス・ビット４０２が
非セットのときは、そのエントリに対応するSTOUCH命令
によりプリフェッチを推奨されたラインがキャッシュ内
に存在すると判明したことを示す。状態フィールド４０
４は、投機的にプリフェッチされたラインの状態を記録
する。状態フィールド４０４は、未導出状態に初期化さ
れ、その後、有効導出又は無効導出のいずれかに評価さ
れる。以下に、制御タグの更新アルゴリズムを図１３を
参照して説明する。

【００４１】第１の分岐ＩＤフィールド４０６は、STOU
CH命令の後に順次追随順序(ＳＴＯ)で動的に遭遇する第
１の条件分岐の実行時ＩＤに初期化される。この情報
は、特定のSTOUCH命令が依存している可能性のある条件
分岐の範囲を確立するために用いられる。この範囲は、
第１の分岐ＩＤをもつ分岐から始まり、順次追随順序
(ＳＴＯ)で連続するＮ個の単独の条件分岐の後に終わ
る。この範囲外の分岐は、対応するキャッシュに関する
投機の有効性を評価する際に、いかなる影響も及ぼさな
い。

【００４２】適合計数フィールド４０８は、実行時結果
と一致したコンパイル時投機の数の計数を表す。これ
は、図１３の制御タグ更新アルゴリズムについて後述す
るように、コンパイル時投機の有効性を評価するために
用いられる。

【００４３】最後に、寿命計数フィールド４１０は、デ
フォールトのキャッシュ置換アルゴリズムにより関連す
るキャッシュ・ラインが置換候補として識別された後
に、そのキャッシュ・ラインが置換されなかった回数の
計数を表す。このフィールドの情報は、命令及びデータ
のキャッシュに用いられるデフォールトのキャッシュ置
換アルゴリズムを修整するために用いられる。修整され
るライン置換アルゴリズムについては、図１２を参照し
て後述する。

【００４４】次に、STOUCH命令を実行する方法を詳細に
説明する。図７は、上記のSTOUCH命令を実行するステッ
プを示す流れ図である。先ずコンパイル時において、ス
テップ１０００でコンパイラは、上記のSTOUCH命令とは
全く関係のない命令の静的シーケンスを発生する。ステ
ップ１００２においてコンパイラは、この静的シーケン
スの中で実行時に命令ミス又はデータ・ミスに遭遇しそ
うな特定の場所を識別するためにこれを解析し、そして
静的シーケンス中の識別された場所に従ってコンパイラ
は、プリフェッチ・ポイントと呼ばれる１組のポイント
を識別する。このポイントにおいてコンパイラは、識別
された場所におけるキャッシュ・アクセスに関して予想
されるミス損失を顕在化させないために実行時ハードウ
ェアに対してプリフェッチを開始するよう早めに示唆す
ることができる。さらに、プリフェッチ・ポイントの識
別の際に、対応するプログラム従属グラフ（制御従属グ
ラフ及びデータ従属グラフの組合せ）の一部又は全て等
に基づくデータ及び制御の従属解析を行ってもよい。ス
テップ１００４においてコンパイラは、ステップ１００
２で識別されたプリフェッチ・ポイントに１又は複数の
STOUCH命令を挿入する。

【００４５】ステップ１００６の実行時において、コン
ピュータ処理システムは、コンパイルされた命令の静的
シーケンスを図３のメモリ１０２へロードする。この静
的シーケンスにはステップ１００４で挿入されたSTOUCH
命令が含まれている。前述のように、メモリ１０２は、
このコンピュータ処理システムの命令キャッシュ１０４
とインタフェースされる。汎用的であるが、メモリ１０
２に記憶された静的シーケンスのサブシーケンスは、実
行されるために周期的に命令キャッシュ１０４へ転送さ
れる。

【００４６】ステップ１００８において、命令フェッチ
・ユニット１０８は、命令キャッシュ１０４をアドレス
指定することにより命令キャッシュ１０４から次の命令
シーケンスをフェッチする。もし次の命令シーケンスが
命令キャッシュ１０４になければ、メモリ１０２から命
令キャッシュ１０４へとフェッチされる。図８は、ステ
ップ１００８をさらに詳細に示している。

【００４７】ステップ１００８１において、命令フェッ
チ・ユニット１０８は、デコード・ユニット１１０が更
なる命令を受入れ可能であるか否かを判断する。このこ
とは、更なる命令のフェッチのために命令キャッシュ・
アクセスが必要であることを意味する。デコード・ユニ
ット１１０が更なる命令を受入れ可能であると判断した
ならば、ステップ１００８３において命令フェッチ・ユ
ニット１０８は、命令キャッシュ１０４へ命令フェッチ
・アドレスを送ることにより命令キャッシュ１０４へア
クセスする。ステップ１００８３において、命令フェッ
チ・アドレスにより識別された命令が命令キャッシュ１
０４内に存在していれば、キャッシュ・ヒットが発生
し、対応する命令が命令キャッシュ１０４からデコード
・ユニット１１０へ転送され、そしてステップ１０１０
へ続く。一方、命令フェッチ・アドレスにより識別され
た命令が命令キャッシュ１０４内に存在しなければ、キ
ャッシュ・ミスが発生し、ステップ１００８５へ進み、
存在しない命令ラインをフェッチする。存在しない命令
ラインを命令キャッシュ１０４へフェッチするステップ
の詳細については、図１２を参照して後述する。ステッ
プ１００８５において存在しない命令ラインが命令キャ
ッシュ１０４へフェッチされた後、ステップ１０１０へ
続く。

【００４８】図７のステップ１０１０においてデコード
・ユニット１１０は、１又は複数の命令を同時にデコー
ドする。分岐命令としてデコードされた命令、すなわち
条件レジスタ更新を含む命令は、デコード・ユニット１
１０により分岐ユニット１１２へ送られる。STOUCH命令
としてデコードされた命令は、デコード・ユニット１１
０により投機的プリフェッチ制御ユニット１２４へ送ら
れる。最後に、１又は複数の機能ユニット１１６を使用
することを必要とする命令は、従属性解析及び機能ユニ
ット１１６へのディスパッチのためにディスパッチ・ユ
ニット１１４へ送られる。

【００４９】ステップ１０１２において分岐ユニット１
１２は、分岐命令としてデコードされた命令すなわち条
件レジスタを操作する命令を処理する。図９は、ステッ
プ１０２０の詳細を示したものである。具体的には、ス
テップ１０１２１において分岐ユニット１１２は、デコ
ードされた分岐命令が導出可能であるか否かを判断す
る。条件分岐は、その依存する条件レジスタ・ビットが
更新された後にのみ導出可能と見なされる。ステップ１
０１２３において分岐ユニット１１２は、未導出分岐命
令の現在の動的インスタンスが以前に予測されていなか
ったか否かを判断するために検査する。ステップ１０１
２３において未導出分岐命令が以前に予測されていたな
らば、分岐ユニット１１２のオペレーションは、ステッ
プ１０１２１へ戻り、その分岐命令が導出可能となるの
を待つ。一方、ステップ１０１２３において未導出分岐
命令が以前に予測されていなかったならば、ステップ１
０１２５へ進み、分岐ユニット１１２はその未導出命令
の結果を予測する。この予測は、通常、その分岐結果が
分岐又は非分岐のいずれであるかに関する予測を含む。
動的分岐予測技術は周知の技術であり、例えば、分岐履
歴テーブル及び／又はデコード履歴テーブルを含む。ス
テップ１０１２５において未導出分岐の結果を予測した
後、ステップ１０１２７へ進み、命令フェッチ・ユニッ
ト１０８により記憶された命令フェッチ・アドレスがそ
の予測に従って更新される。ステップ１０１２５におい
て、未導出の分岐命令の結果が分岐と予測されたなら
ば、ステップ１０１２７において命令フェッチ・ユニッ
ト１０８は、分岐命令の非順次の目標アドレスにより更
新される。非分岐と予測されたならば、ステップ１０１
２７において命令フェッチ・ユニット１０８は、命令シ
ーケンスの次の順次の(sequential)アドレスにより更新
される。

【００５０】ステップ１０１２１において分岐ユニット
１１２が、デコードされた分岐命令が導出可能であると
判断したならば、ステップ１０１２９へ進み、投機的プ
リフェッチ・バッファ１２６のエントリの制御タグを更
新する。図１３は、ステップ１０１２９をさらに詳細に
示した図である。ステップ１０１２９において投機的プ
リフェッチ・バッファ１２６のエントリの制御タグを更
新した後、ステップ１０１２７へ進み、命令フェッチ・
ユニット１０８により記憶された命令フェッチ・アドレ
スが、導出された分岐命令に従って更新される。ステッ
プ１０１２７において、導出された分岐命令が分岐と予
測されかつ分岐と導出されたならば、コンピュータ処理
システムの通常のオペレーションが続けられる。同様
に、導出された分岐命令が非分岐と予測されかつ非分岐
と導出された場合も、通常のオペレーションが続けられ
る。一方、導出された分岐命令が分岐と予測されかつ非
分岐と導出されたならば、命令フェッチ・ユニット１０
８は、順次（非選択）パスに沿ってフェッチするために
更新され、目標（選択）パスから投機的に実行された命
令は破棄される。同様に、導出された分岐命令が非分岐
と予測されかつ分岐と導出されたならば、命令フェッチ
・ユニット１０８は、目標（選択）パスに沿ってフェッ
チするために更新され、順次（非選択）パスから投機的
に実行された命令は破棄される。

【００５１】図７に戻って、ステップ１０１４において
投機的フェッチ制御ユニット１２４は、デコード・ユニ
ット１１０によりSTOUCH命令としてデコードされた命令
を処理する。図１０は、ステップ１０１４をさらに詳細
に示した図である。具体的には、ステップ１０１４１に
おいて投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、STOU
CH命令にエンコードされた情報を利用して、指定された
キャッシュ・ラインについてのエントリを作成し、その
エントリを投機的プリフェッチ・バッファ１２６へロー
ドする。図１４は、ステップ１０１４１をさらに詳細に
示した図である。ステップ１０１４１における投機的プ
リフェッチ・バッファのエントリ作成に続いて又は並行
して、ステップ１０１４３において投機的プリフェッチ
制御ユニット１２４は、STOUCH命令のライン・アドレス
を用いて命令キャッシュ・ユニット１０４及びデータ・
キャッシュ・ユニット１０６のうち適切な１つにアクセ
スする。ステップ１０１４３のキャッシュ・アクセスの
結果がキャッシュ・ヒットであれば（すなわち、ライン
がそのキャッシュ内で見出されたならば）、ステップ１
０１４５において投機的プリフェッチ・バッファ内の関
連するエントリの制御タグのミス・ビットがリセットさ
れ（すなわち、「０」にセットされ）、そしてSTOUCH命
令処理ステップ１０１４が完了する。一方、ステップ１
０１４３のキャッシュ・アクセスの結果がキャッシュ・
ミス（すなわち、ラインがそのキャッシュ内で見出され
なければ）、ステップ１０１４７において投機的プリフ
ェッチ・バッファ内の関連するエントリの制御タグのミ
ス・ビットがセットされ（すなわち、「１」にセットさ
れ）、そして、命令のミス・ライン（見出されなかった
ライン）をフェッチするためにステップ１０１４９へ続
く。図１２は、命令のミス・ラインを適切なキャッシュ
へフェッチするステップを詳細に示した図である。ステ
ップ１０１４９において、命令のミス・ラインをキャッ
シュへフェッチした後、STOUCH命令処理ステップ１０１
４が完了する。

【００５２】図７に戻って、ステップ１０１６におい
て、ディスパッチ・ユニット１１４は、他のデコードさ
れた命令を機能ユニット１１６へディスパッチするため
に処理する。この処理には、同時ディスパッチのための
独立したサブセットを検出するべく命令間の従属性を解
析することを含めてもよい。これは、例えば、機能ユニ
ット１１６が、同時に複数の命令を実行できる場合など
である。

【００５３】ステップ１０１８において、機能ユニット
１１６は、ディスパッチ・ユニット１１４によりディス
パッチされた命令を実行する。この実行には、入力とし
て１又は複数のソース・オペランドを含めてもよく、出
力として１又は複数の結果オペランドを生成してもよ
い。オペランドは、レジスタ・ファイル１２０から読取
られかつこれへ書込まれるか、又は、データ・キャッシ
ュ・ユニット１０６からロードされかつこれへ記憶され
るかのいずれかである。図１１は、データ・キャッシュ
・ユニット１０６にアクセスする際のオペレーションを
示す図である。具体的には、ステップ１０１８１におい
て機能ユニット１１６が、命令がデータ・キャッシュ・
アクセスを必要とするか否か（すなわち、入力オペラン
ドがデータ・キャッシュ・ユニット１０６から取出され
るべきか、又は、出力オペランドがデータ・キャッシュ
・ユニット１０６へ書込まれるべきか）を判断する。ス
テップ１０１８１においてデータ・キャッシュ・アクセ
スが必要ならば、ステップ１０１８３において機能ユニ
ット１１６は、データ・キャッシュ・ユニット１０６内
のオペランドを取出す又は記憶する場所を識別するため
のブロック・アドレスをデータ・フェッチ・ユニット１
１８へ与える。そしてデータ・フェッチ・ユニット１１
８は、与えられたブロック・アドレスを用いてデータ・
キャッシュ・ユニット１０６へアクセスする。ステップ
１０１８３のキャッシュ・アクセスの結果がキャッシュ
・ヒットであれば（すなわち、ブロック・アドレスがデ
ータ・キャッシュ・ユニット１０６内に見出されたなら
ば）、データ・キャッシュ・アクセス・ステップ１０１
８は完了する。一方、ステップ１０１８３のキャッシュ
・アクセスの結果がキャッシュ・ミスであれば（すなわ
ち、ブロック・アドレスがデータ・キャッシュ・ユニッ
ト１０６内に見出されなければ）、ステップ１０１８５
へ進み、データのミス・ライン（見出されなかったライ
ン）をメモリ１０２からフェッチする。図１２は、デー
タのミス・ラインをデータ・キャッシュ・ユニット１０
６へフェッチするステップの詳細を示す図である。ステ
ップ１０１８５において、データのミス・ラインがデー
タ・キャッシュ・ユニット１０６へフェッチされた後、
データ・キャッシュ・アクセス・ステップ１０１８が完
了する。

【００５４】図７に戻って、ステップ１０２０において
完了ユニット１２２が、アーキテクチャにより有効な順
序と見なされた順序で命令の実行を完了する。そして、
処理はステップ１００８へ進み、命令キャッシュ１０４
からの次の命令シーケンスをフェッチする。

【００５５】上記の本発明のコンピュータ処理システム
のオペレーションは、命令キャッシュ・ユニット１０４
又はデータ・キャッシュ・ユニット１０６のいずれかか
ら見出されなかったラインをフェッチするステップを含
む。命令キャッシュ・ユニット１０４又はデータ・キャ
ッシュ・ユニット１０６にミス・ラインをフェッチする
ことは、そのキャッシュ・ユニットの既存のラインを必
然的に置換えることになる。本発明においては、キャッ
シュの既存のラインを置換するために用いられるライン
置換アルゴリズムは、無効な投機によりプリフェッチさ
れたキャッシュ・ラインをより速やかに破棄しかつ有効
な投機によりプリフェッチされたキャッシュ・ラインを
より長く保持するために、修整される。

【００５６】図１２は、メモリ１０２から命令キャッシ
ュ・ユニット１０４へミス・ラインをフェッチするステ
ップをさらに具体的に示す。ステップ２０００において
命令フェッチ・ユニット１０８は、メモリ１０２からフ
ェッチされるラインに対応する命令キャッシュ・ユニッ
ト１０４の適合クラス又は組が無効ラインを含むか否か
を判断する（すなわち、その組の既存の有効ラインは、
入ってくるラインのための空きを作るべく置換される必
要はない）。ステップ２０００においてその組の中に無
効ラインが存在すると判断したならば、ステップ２００
６において命令フェッチ・ユニット１０８は、その無効
ラインをフェッチされたミス・ラインで置換し、このオ
ペレーションを完了する。一方、ステップ２０００にお
いてその組の中に無効ラインが存在しないと判断したな
らば、ステップ２００４において、投機的プリフェッチ
制御ユニット１２４は、メモリ１０２からフェッチされ
るラインに対応する組が現在不要とされている投機的プ
リフェッチされたラインを含むか否かを判断する。この
ようなラインは、投機的プリフェッチ・バッファ１２６
の１又は複数のエントリの制御タグを検査することによ
り識別される。さらに、投機的プリフェッチ・バッファ
１２６は、セット・アソシアティブ(set associative)
方式でもよい。この場合、このラインは、投機的プリフ
ェッチ・バッファ１２６の、メモリ１０２からフェッチ
されるラインと同じ適合クラス又は組に属するエントリ
の制御タグを検査することにより識別することができ
る。

【００５７】具体的には、ステップ２００４において投
機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、次の３つの条
件を満足する制御タグをもつエントリを識別するために
投機的プリフェッチ・バッファ１２６のエントリを解析
する。第１に、有効ビット４００が、そのエントリが有
効であることを示すべくセットされている。第２に、ミ
ス・ビット４０２が、そのエントリに対応するキャッシ
ュ・ラインがそのプリフェッチ以前にキャッシュ内にな
いことが判明したことを示すべくセットされている。第
３に、そのエントリの状態フィールド４０４が、そのエ
ントリに対応するキャッシュ・ラインが不必要なプリフ
ェッチと評価されたことを示すべく無効導出とセットさ
れている。ステップ２００４において投機的プリフェッ
チ・バッファ１２６のエントリが、上記３つの条件を満
足すると識別されたならば、ステップ２００６において
命令フェッチ・ユニット１０８は、ステップ２００４で
識別されたエントリに対応する命令キャッシュ・ユニッ
ト１０４内のそのラインを、フェッチされたミス・ライ
ンで置換し、そしてミス・ラインのフェッチ・オペレー
ションが完了する。

【００５８】このオペレーションは、無効と導出された
投機状態をもつラインを早期に破棄することを、プリフ
ェッチの時点でそのキャッシュに存在しない（これは、
ミス・ビットのセットにより示される）ことが判明した
ラインのみに限定していることを注記する。従って、ST
OUCH命令に応答してプリフェッチを要求された時点でキ
ャッシュに存在していると判明したラインは、早期に破
棄されない。なぜならこれらは、プログラムの他のアク
ティブな部分で必要とされるかも知れないからである。

【００５９】しかしながら、ステップ２００４において
投機的プリフェッチ制御ユニット１２４が、不必要にプ
リフェッチされたラインがないと判断したならば、ステ
ップ２００８において置換候補を識別するためにデフォ
ールトのライン置換アルゴリズムが適用される。例え
ば、デフォールトのライン置換アルゴリズムは、周知の
技術であるＬＲＵ(least recently used)アルゴリズム
であってもよい。又は他の周知の技術であってもよい。

【００６０】ステップ２０１０において、ステップ２０
０８に続いて又はこれと並行して、投機的プリフェッチ
制御ユニット１２４は、ステップ２００８で識別された
置換候補に対応する有効なエントリが投機的プリフェッ
チ・バッファ１２６に存在するか否かを判断する。この
ようなエントリが存在しなければ、上述のステップ２０
０６へ進み、置換候補ラインをフェッチされたミス・ラ
インと置換する。一方、ステップ２０１０において上記
のような有効なエントリが存在すれば、ステップ２０１
２に進み、投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、
その有効エントリの制御タグ２０６の状態フィールド４
０４が有効導出であるか又は未導出であるかを判断す
る。ここで、前述のステップ２００４により、このエン
トリの状態が無効と導出されてはいないことを注記す
る。

【００６１】ステップ２０２１において、状態フィール
ド４０４が有効と導出されていれば、ステップ２０１４
において、そのエントリの制御タグ２０６の寿命計数フ
ィールド４１０が増分される。そしてステップ２０１６
において、更新された寿命計数フィールド４１０が第１
のしきい値すなわち有効導出しきい値と比較される。ス
テップ２０１６において、寿命計数フィールド４１０が
第１のしきい値を超えれば、前述のステップ２００６へ
進み、そのエントリに対応するキャッシュ・ラインをフ
ェッチされたミス・ラインで置換する。一方、ステップ
２０１６において、寿命計数フィールド４１０が第１の
しきい値を超えなければ、ステップ２０１８へ進み、置
換するための別のラインを選ぶことによりそのエントリ
に対応するキャッシュ・ラインを保持しようとする。こ
の点で、デフォールトの置換アルゴリズムを修整してい
る。

【００６２】ステップ２０１８において、そのエントリ
に対応するキャッシュ・ラインを保持するために、命令
フェッチ・ユニットは、その組の中に置換候補として未
だ識別されていないラインがあるか否かを判断する。こ
のようなラインがその組の中に残っていたならば、ステ
ップ２００８へ進み、その別の置換候補を検査する。一
方、ステップ２０１８において、その組の中に他の置換
候補が残っていなければ、ステップ２００６へ進み、置
換候補ラインをフェッチされたミス・ラインで置換す
る。

【００６３】ステップ２０１２において、状態フィール
ド４０４が未導出であれば、ステップ２０２０において
そのエントリの制御タグ２０６の寿命計数フィールド４
１０が増分される。そしてステップ２０２０において、
更新された寿命計数フィールド４１０が第２のしきい値
すなわち未導出しきい値と比較される。ステップ２０２
２において、寿命計数フィールド４１０が第２のしきい
値を超えれば、前述のステップ２００６へ進み、置換候
補ラインをフェッチされたミス・ラインで置換する。一
方、ステップ２０２２において、寿命計数フィールド４
１０が第２のしきい値を超えなければ、ステップ２０１
８へ進み、前述のように置換するための別のラインを選
ぶことによりそのエントリに対応するキャッシュ・ライ
ンを保持しようとする。第１及び第２のしきい値は、設
計時における特定の定数である。これらのしきい値が高
いことは、修整の程度が大きいことを意味する。

【００６４】ミス・ラインを命令キャッシュ・ユニット
１０４へフェッチする際の命令フェッチ・ユニット１０
８のオペレーションを説明した。また、ミス・ラインを
データ・キャッシュ・ユニット１０６へフェッチする際
のデータ・フェッチ・ユニット１１８のオペレーション
も、同様に実行される。

【００６５】前述のSTOUCH命令を処理する際のコンピュ
ータ処理システムのオペレーションもまた、ステップ１
０１２１を含む。すなわち、分岐ユニット１１２による
分岐命令の導出に従って投機的プリフェッチ・バッファ
１２６のエントリの制御タグ２０６を更新する。図１３
は、このステップをさらに詳細に示した図である。具体
的には、ステップ３０００において投機的プリフェッチ
制御ユニット１２４が、投機的プリフェッチ・バッファ
１２６のエントリ２００のうち、制御タグ２０６の有効
ビット４００がセットされかつ状態フィールド４０４が
未導出のものを識別する。このようなエントリがなけれ
ば、制御タグ更新ステップ１０１２１は完了する。一
方、このような１又は複数のステップを識別したなら
ば、ステップ３０００においてこれらのエントリがさら
に検査され、導出された分岐命令の分岐識別子が、各エ
ントリの関与する範囲内であるか否かを判断する。特定
のエントリの関与する範囲は、そのエントリの第１の分
岐ＩＤフィールド４０６から始まり、その後に連続する
Ｎ個の分岐命令の後で終わる範囲である。

【００６６】Ｎは、設計及びアーキテクチャによるパラ
メータである。これは、コンパイル時に命令セット・ア
ーキテクチャによりエンコードできる分岐投機の最大数
の関数である。特定のエントリの分岐ＩＤフィールド４
０６は、実行中の任意の時点における異なる分岐命令及
びこれらの同時にアクティブとなる異なる動的インスタ
ンスを個別に識別するために実行時に割当てられるＩＤ
を示す。

【００６７】ステップ３０００において関与する範囲内
であると判断された各エントリに対し、ステップ３００
４において投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、
導出された分岐命令に対応するエントリの投機タグ２０
４の条件フィールドが、無視（Ｘ）エンコードを含むか
否かを判断する。この分岐結果は、分岐ユニット１１２
により順次追随順序で投機的プリフェッチ制御ユニット
１２４へ伝達されると見なされるので、それに続く分岐
結果と条件フィールド３０２-１、...３０２-Ｎとの間
の対応が設定される。ステップ３００４において、対応
する条件フィールドが無視エンコードを含むならば、制
御タグ更新ステップ１０１２１が完了する。一方、対応
する条件フィールドが無視エンコードを含まないなら
ば、ステップ３００６へ進む。エントリの投機タグ２０
４の評価はモード・ビット３０４に依存するので、ステ
ップ３００６において投機的プリフェッチ制御ユニット
１２４は、そのエントリの投機タグ２０４のモード・ビ
ット３０４が有効又は無効のいずれにセットされている
かを判断する。

【００６８】ステップ３００６においてモード・ビット
３０４が有効にセットされていれば、ステップ３００８
において投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、分
岐結果を、対応する条件フィールドと比較することによ
り適合か又は不適合かを判断する。不適合であれば、ス
テップ３０１０において投機的プリフェッチ制御ユニッ
ト１２４は、そのエントリの制御タグ２０６の状態フィ
ールド４０４を無効導出として更新する。ステップ３０
０８において適合であれば、ステップ３０１２において
投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、そのエント
リの制御タグ２０６の適合計数フィールドを増分し、そ
してステップ３０１４において更新された適合計数フィ
ールド４０８が値Ｎに達したか否かを判断する。これに
より、投機タグ評価が完了したことを示す。ステップ３
０１４において適合計数フィールド４０８が値Ｎに達し
なければ、制御タグ更新ステップ１０１２１が完了す
る。一方、適合計数フィールド４０８が値Ｎに達すれ
ば、ステップ３０１６に進み、投機的プリフェッチ制御
ユニット１２４は、そのエントリの制御タグ２０６の状
態フィールド４０４を有効導出として更新し、そのエン
トリの寿命計数フィールド４１０を初期化する（例え
ば、「０」にセットする）。

【００６９】ステップ３００６において、そのエントリ
のモード・ビットが無効にセットされていれば、ステッ
プ３０１８において投機的プリフェッチ制御ユニット１
２４が、分岐結果を、対応する条件フィールドと比較す
ることにより適合か又は不適合かを判断する。不適合で
あれば、ステップ３０２０において投機的プリフェッチ
制御ユニット１２４は、そのエントリの制御タグ２０６
の状態フィールド４０４を有効導出として更新し、その
エントリの寿命計数フィールド４１０を初期化する（例
えば、「０」にセットする）。ステップ３０１８におい
て適合であれば、ステップ３０２２において投機的プリ
フェッチ制御ユニット１２４は、そのエントリの制御タ
グ２０６の適合計数フィールド４０８を増分し、そして
ステップ３０２４において、更新された適合計数フィー
ルド４０８が値Ｎに達したか否かを判断する。これによ
り、投機タグ評価が完了したことを示す。ステップ３０
２４において適合計数フィールド４０８が値Ｎに達しな
ければ、ステップ３０２６へ進み、投機的プリフェッチ
制御ユニット１２４は、そのエントリの制御タグ２０６
の状態フィールドを無効導出として更新する。

【００７０】上記のSTOUCH命令を処理する際のコンピュ
ータ処理システムのオペレーションは、STOUCH命令のエ
ンコードされた情報に従って投機的プリフェッチ・バッ
ファ１２６内にエントリを作成するステップ１０１４１
を含む。図１４は、このステップを詳細に示した図であ
る。具体的には、ステップ４０００において投機的プリ
フェッチ制御ユニット１２４が、そのラインのプリフェ
ッチ・アドレスを用いてエントリのラインタグ・フィー
ルド２０２を初期化し、好適には、命令キャッシュ・ユ
ニット１０４又はデータ・キャッシュ・ユニット１０６
のエントリとの一対一対応を設定する。ステップ４００
２において投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、
STOUCH命令に含まれる情報を用いてそのエントリ２００
の投機タグ２０４を初期化する。モード・ビット３０４
は、モード・ビットに関連するSTOUCH命令内の値と同じ
値に初期化される。そしてSTOUCH命令のサブフィールド
<条件１>...<条件Ｎ>が、そのエントリの投機タグ２０
４の分岐投機フィールド３０２-１...３０２-Ｎを初期
化するために用いられる。最後に、ステップ４００４に
おいて投機的プリフェッチ制御ユニット１２４は、図１
５に示すように制御タグを初期化する。

【００７１】具体的には、ステップ４００４１におい
て、投機的プリフェッチ制御ユニット１２４が制御タグ
２０６の有効ビット４００をセットする。ステップ４０
０４３において、投機的プリフェッチ制御ユニット１２
４が制御タグ２０６の状態フィールド４０４を未導出に
初期化する。ステップ４００４５において、投機的プリ
フェッチ制御ユニット１２４が、制御タグ２０６の第１
の分岐ＩＤフィールド４０６を、当該STOUCH命令の後の
順次追随順序による最初の分岐命令の識別子にセットす
る。この分岐識別子は、通常、順次割当てられるので、
STOUCH命令の前に遭遇した最新の動的分岐インスタンス
の識別子が、第１の分岐ＩＤフィールド４０６を発生す
るために用いられる。ステップ４００４７において投機
的プリフェッチ制御ユニット１２４は、制御タグ２０６
の適合計数フィールド４０８を、投機タグ２０４にエン
キューコードされた無視の数に初期化する。最後に、ス
テップ４００４９において投機的プリフェッチ制御ユニ
ット１２４は、制御タグ２０６の寿命計数フィールド４
１０を、例えば「０」に初期化する。

【００７２】次に、本発明の別の実施の形態を示す。従
来のほとんどの演算エンジンにおいては、条件レジスタ
内の条件コードをセットする可能性のある命令は、常
に、以前の情報を破壊する。しかしながら、いくつかの
従来のアーキテクチャ、例えば、パワーＰＣ(「PowerP
C」は、International Buisiness Machines, Corpの商
標である)・アーキテクチャは、条件レジスタの以前の
内容を完全に上書きすることなくその条件レジスタの多
重更新を可能とする。言い替えるならばこのようなアー
キテクチャにおいては、その条件レジスタの別々の非上
書き部分の更新が、全く干渉されることなく同時に実行
されることが可能である。以下に示す本発明の別の実施
の形態は、基本的にこの種のアーキテクチャに基づく演
算エンジンに対して適用可能である。

【００７３】別の実施形態では、前述のSTOUCH命令のコ
ンパイル時投機<条件１>から<条件Ｎ>までが、条件レジ
スタの別々のビットに直接関連付けられている。この結
果、制御フロー投機は、１組の条件レジスタ・ビット、
好適には、条件レジスタの連続する一連のビットの設定
が真か偽かに関して投機する。実行時にSTOUCH命令の従
属領域の終わりにおいて、投機された条件レジスタ・ビ
ットの設定が実際の対応する条件レジスタ・ビットの設
定に対して比較され、コンパイル時投機の有効性が判断
される。これは、条件ビット比較に関連する対応する分
岐についての分岐仮定又は非分岐仮定に類似する。この
実施の形態の下では、先の実施の形態とは異なり、投機
された分岐の動的順序が無関係となり、指定された条件
レジスタ・ビットが実行時に任意の順序でセット可能で
あることを注記する。さらに、真及び偽にエンコードす
るようにコンパイル時条件を制限することが可能である
ことも重要である。この場合、無視の分岐結果をエンコ
ードする必要がない。プリフェッチされたキャッシュ・
ラインに対して実体のないような分岐結果をもつ分岐に
ついては、STOUCH命令の<条件１>から<条件Ｎ>により用
いられる以外の条件レジスタ・ビットを使用させること
もできる。

【００７４】コンパイル時投機とは、Ｎ個の連続する条
件レジスタ・ビットの組であると仮定している。第１の
投機された条件レジスタ・ビットの場所は、固定するこ
ともでき、また条件フィールドのエンコードの一部とし
て指定することもできる。同様に、投機されるビットの
数は、Ｎ個に固定することもでき、またSTOUCH命令の条
件フィールドのエンコードの一部として指定することも
できる。固定数のビットが投機される場合には、使用さ
れないビットは、投機に影響を与えないようコンパイル
時に設定することができる。さらに、使用されない条件
レジスタ・ビットを設定するためにコンパイル時に挿入
される命令は、STOUCH命令の従属領域にあるので、これ
らの更新は実行時に投機タグを評価する際に適切に記録
される。以下の説明は、コンパイル時投機が、固定数の
条件レジスタ・ビットを用いてSTOUCH命令で指定された
場所から始まるようにエンコードされる。

【００７５】本発明の別の実施の形態に従って、図３の
コンピュータ・システム及び図７から図１５に示した実
行方法が以下のように変更される。さらに、前述の分岐
投機は、ここでは条件レジスタ・ビットに関する投機を
意味する。

【００７６】具体的には、図３の分岐ユニット１１２
が、条件レジスタ更新に関する情報を分岐結果の代わり
に投機的プリフェッチ制御ユニット１２４へ転送できる
よう変更される。言い替えるならば、条件レジスタの更
新毎に、１又は複数のビットが更新されたこと及びその
新しい内容が投機的プリフェッチ制御ユニット１２４へ
伝達される。

【００７７】さらに、投機的プリフェッチ・バッファ１
２６に記憶されたエントリの制御タグ２０６の第１の分
岐ＩＤフィールド４０６が、第１の条件レジスタ・ビッ
トＩＤフィールドとリネームされ、関連するSTOUCH命令
で投機される第１の条件レジスタ・ビットの場所を含
む。

【００７８】前述の実行方法は以下のように変更され
る。分岐命令のために特別な処理は必要ない。しかしな
がら、条件レジスタ・ビットの設定には制御タグの更新
を含めてもよい。従って、図７及び図９の分岐及び条件
レジスタ命令処理ステップ１０１２は、図１６に示すス
テップ１０１２０で置き換えられる。具体的には、ステ
ップ５０００において分岐ユニット１１２は、条件レジ
スタ・ビットが更新されようとしているか否かを判断
し、そのような更新を全て投機的プリフェッチ制御ユニ
ット１２４へ伝送する。ステップ５００２において、１
又は複数の条件レジスタ・ビットの更新に応答して投機
的プリフェッチ制御ユニット１２４は、投機的プリフェ
ッチ・バッファ１２６の１又は複数のエントリの制御タ
グ２０６の可能性のある更新を実行する。ステップ５０
０２は、次の変更以外は図１３に示したステップを同じ
である。すなわち、図１３のステップ３０００が、分岐
ＩＤが範囲内にあるか否かを検査する代わりに、条件ビ
ットＩＤが範囲内にあるか否かを検査するべく変更され
る。この範囲は、第１の条件レジスタ・ビットＩＤから
始まるＮ個の連続する条件レジスタ・ビットＩＤからな
るように定められる。そして、図１３のステップ３００
８及び３０１８は、分岐結果を対応する投機タグと比較
する代わりに、条件レジスタ・ビット結果を対応する投
機タグと比較するべく変更される。

【００７９】前述のように、投機的プリフェッチ・バッ
ファ２００のエントリのライン・アドレスと投機タグと
が、コンパイル時情報から導出される。しかしながら、
ハードウェア・プリフェッチ及び投機実行が可能なマシ
ンでは、実行時情報からこれらのエントリを作成するこ
とができる。

【００８０】当業者であれば、以上に開示された本発明
の内容の検討により本発明の他の実施形態は自明であろ
う。ここに開示された内容は例示であることを理解され
たい。

【００８１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。

【００８２】（１）主メモリに記憶された命令のシーケ
ンスが命令キャッシュへロードされそして該命令キャッ
シュから処理ユニットへ実行のために転送され、かつラ
イン置換アルゴリズムが該命令キャッシュを上書きする
ために用いられるコンピュータ処理システムにおいて、
該主メモリから該命令キャッシュへの命令のフェッチを
制御する方法であって、前記命令キャッシュから前記処
理ユニットへ転送される前記命令の１つがSTOUCH命令で
ある場合に、該処理ユニットにより実行可能な命令であ
って該STOUCH命令により識別された１又は複数の命令を
前記主メモリから該命令キャッシュの１又は複数のライ
ンへフェッチするステップと、前記STOUCH命令に関連す
る１又は複数の投機を導出するステップと、前記１又は
複数の投機の各々が有効と導出された場合に、前記STOU
CH命令により識別された１又は複数の命令を含む前記命
令キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換ア
ルゴリズムの通常のオペレーションにおけるよりも多い
マシン・サイクルの間保持されるように該ライン置換ア
ルゴリズムを修整するステップと、前記１又は複数の投
機のいずれかが無効と導出された場合に、前記STOUCH命
令により識別された１又は複数の命令を含む前記命令キ
ャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換アルゴ
リズムの通常のオペレーションにおけるよりも少ないマ
シン・サイクルの間保持されるように該ライン置換アル
ゴリズムを修整するステップとを有するコンピュータ処
理システムにおける命令フェッチの制御方法。 （２）前記投機の１又は複数が未導出である場合に、前
記STOUCH命令により識別された１又は複数の命令を含む
前記命令キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン
置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけるより
も多いマシン・サイクルの間保持されるように該ライン
置換アルゴリズムを修整するステップを有する上記
（１）に記載の方法。 （３）前記STOUCH命令が、前記主メモリに記憶された前
記命令のシーケンスの他の命令から該STOUCH命令を識別
するためのＯＰコード・フィールドと、前記STOUCH命令
により識別される前記１又は複数の命令の、前記主メモ
リ内におけるアドレスを指示するアドレス・フィールド
と、前記１又は複数の投機を特定する条件フィールドと
を有する上記（１）に記載の方法。 （４）前記STOUCH命令が、前記条件フィールドを解釈す
るモード・フィールドを有する上記（１）に記載の方
法。 （５）前記モード・フィールドが第１の値及び第２の値
のうちの１つであり、前記モード・フィールドが前記第
１の値であるときに、前記条件フィールドにより特定さ
れる前記投機の各々が真と判断される場合にのみ該投機
が有効と導出され、前記モード・フィールドが前記第２
の値であるときに、前記条件フィールドにより特定され
る前記投機の１又は複数が偽と判断される場合にのみ該
投機が有効と導出される上記（４）に記載の方法。 （６）前記STOUCH命令が３２ビットからなり、第１の部
分がビット０〜５、第２の部分がビット６〜１０、第３
の部分がビット１１〜１５、第４の部分がビット１６〜
２０、第５の部分がビット２１〜３０、そして第６の部
分がビット３１である上記（３）に記載の方法。 （７）前記第１の部分が前記ＯＰコード・フィールドを
構成する上記（６）に記載の方法。 （８）前記第３の部分及び前記第４の部分が前記アドレ
ス・フィールドを構成する上記（６）に記載の方法。 （９）前記第２の部分が前記条件フィールドを構成する
上記（６）に記載の方法。 （１０）前記第２の部分のビット６が前記モード・フィ
ールドを構成する上記（６）に記載の方法。 （１１）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く分岐
命令の投機結果である上記（１）に記載の方法。 （１２）前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を
導出するステップが、最初に、前記STOUCH命令に関連す
る導出状態フラグを、該STOUCH命令により識別される前
記投機が未導出であることを示す値へセットするステッ
プと、前記STOUCH命令により識別された前記分岐の投機
結果の各々に対して、該分岐の投機結果を前記処理ユニ
ットからの分岐の導出結果と比較するステップと、前記
分岐の投機結果が前記分岐の導出結果と適合しない場合
に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、該ST
OUCH命令により識別された該投機が無効と導出されたこ
とを示す値へセットするステップと、 前記分岐の投機
結果が前記処理ユニットからの対応する前記分岐の導出
結果と適合する場合に、前記STOUCH命令に関連する前記
状態フラグを、該STOUCH命令により識別された該投機が
有効と導出されたことを示す値へセットするステップと
を有する上記（１１）に記載の方法。 （１３）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く命令
の完了時における条件レジスタ・フィールドの投機状態
を含む上記（１）に記載の方法。 （１４）前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を
導出するステップが、最初に、前記STOUCH命令に関連す
る導出状態フラグを、該STOUCH命令により識別される前
記投機が未導出であることを示す値へセットするステッ
プと、前記STOUCH命令により識別された前記条件レジス
タ・フィールドの投機状態の各々に対して、該投機状態
を該条件レジスタ・フィールドの実際の状態と比較する
ステップと、前記条件レジスタ・フィールドの前記投機
状態が該条件レジスタ・フィールドの実際の状態と適合
しない場合に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラ
グを、該STOUCH命令により識別された該投機が無効と導
出されたことを示す値へセットするステップと、前記条
件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件レジス
タ・フィールドの実際の状態と適合する場合に、前記ST
OUCH命令に関連する前記状態フラグを、該STOUCH命令に
より識別された該投機が有効と導出されたことを示す値
へセットするステップとを有する上記（１３）に記載の
方法。 （１５）前記命令キャッシュが１又は複数のラインに関
連する組へと分割され、そして前記命令キャッシュの１
又は複数のラインが前記ライン置換アルゴリズムの通常
のオペレーションにおけるよりも多いマシン・サイクル
の間保持されるように該ライン置換アルゴリズムを修整
する前記ステップが、前記命令キャッシュに記憶される
べきミス・ラインを前記主メモリからフェッチするステ
ップと、前記命令キャッシュ内の前記ミス・ラインと関
連する前記組に含まれかつ置換のために推奨されるライ
ンを識別するために該組に対して前記ライン置換アルゴ
リズムを適用するステップと、前記置換のために推奨さ
れるラインが前記STOUCH命令により識別された命令を含
みかつ前記STOUCH命令に関連する前記投機が有効と導出
された場合に、前記ラインが以前に置換のために推奨さ
れた回数を示す該ラインに関連する寿命計数器を増分す
るステップと、前記寿命計数器が所定の第１のしきい値
を超えたとき、前記ラインを前記フェッチされたミス・
ラインで置換するステップと、前記寿命計数器が前記所
定の第１のしきい値を超えないとき、前記ラインに関連
する前記組の該ラインを除いたサブセットが空でなけれ
ば該サブセットに対して前記ライン置換アルゴリズムを
適用する前記ステップへ戻り、そして該サブセットが空
であれば該ラインを前記フェッチされたミス・ラインで
置換するステップとを有する上記（１）に記載の方法。 （１６）前記命令キャッシュが１又は複数のラインに関
連する組へと分割され、そして前記命令キャッシュの１
又は複数のラインが前記ライン置換アルゴリズムの通常
のオペレーションにおけるよりも多いマシン・サイクル
の間保持されるように該ライン置換アルゴリズムを修整
する前記ステップが、前記命令キャッシュに記憶される
べきミス・ラインを前記主メモリからフェッチするステ
ップと、前記命令キャッシュ内の前記ミス・ラインと関
連する前記組に含まれかつ置換のために推奨されるライ
ンを識別するために該組に対して前記ライン置換アルゴ
リズムを適用するステップと、前記置換のために推奨さ
れるラインが前記STOUCH命令により識別された命令を含
みかつ前記STOUCH命令に関連する前記投機が未導出であ
る場合に、前記ラインが以前に置換のために推奨された
回数を示す該ラインに関連する寿命計数器を増分するス
テップと、前記寿命計数器が所定の第２のしきい値を超
えたとき、前記ラインを前記フェッチされたミス・ライ
ンで置換するステップと、前記寿命計数器が前記所定の
第２のしきい値を超えないとき、前記ラインに関連する
前記組の該ラインを除いたサブセットが空でなければ該
サブセットに対して前記ライン置換アルゴリズムを適用
する前記ステップへ戻り、そして該サブセットが空であ
れば該ラインを前記フェッチされたミス・ラインで置換
するステップとを有する上記（２）に記載の方法。 （１７）前記STOUCH命令により識別された前記１又は複
数の命令を前記主メモリから前記命令キャッシュの１又
は複数のラインへフェッチするとき、該命令キャッシュ
の該１又は複数のラインの各々に関連するミス・ビット
をセットするステップを含んでおり、そして前記命令キ
ャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換アルゴ
リズムの通常のオペレーションにおけるよりも少ないマ
シン・サイクルの間保持されるように該ライン置換アル
ゴリズムを修整する前記ステップが、前記命令キャッシ
ュに記憶されるべきミス・ラインを前記主メモリからフ
ェッチするステップと、前記STOUCH命令に関連する前記
投機が無効と導出された場合に、前記関連するミス・ビ
ットをセットされた前記１又は複数のラインの範囲内に
ありかつ前記STOUCH命令により識別される命令を含む特
定のラインを識別するステップと、前記特定のラインを
前記フェッチされたミス・ラインで置換するステップと
を有する上記（１）に記載の方法。 （１８）前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記命令の
シーケンスへ挿入される上記（１）に記載の方法。 （１９）１又は複数の命令に関連するデータが主メモリ
に記憶され、データ・キャッシュのラインへロードさ
れ、そして該データ・キャッシュから処理ユニットへ実
行のために転送されかつ該データ・キャッシュを上書き
するためにライン置換アルゴリズムが用いられるコンピ
ュータ処理システムにおいて、該主メモリから該データ
・キャッシュへのデータのフェッチを制御する方法であ
って、実行のために前記処理ユニットへロードされる命
令がSTOUCH命令である場合に、該STOUCH命令により識別
されたデータを前記主メモリから前記データ・キャッシ
ュの１又は複数のラインへフェッチするステップと、前
記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出するス
テップと、前記１又は複数の投機の各々が有効と導出さ
れた場合に、前記STOUCH命令により識別された前記デー
タを含む前記データ・キャッシュの１又は複数のライン
が前記ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーション
におけるよりも多いマシン・サイクルの間保持されるよ
うに該ライン置換アルゴリズムを修整するステップと、
前記１又は複数の投機のいずれかが無効と導出された場
合に、前記STOUCH命令により識別された前記データを含
む前記データ・キャッシュの１又は複数のラインが前記
ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけ
るよりも少ないマシン・サイクルの間保持されるように
該ライン置換アルゴリズムを修整するステップとを有す
るコンピュータ処理システムにおけるデータ・フェッチ
の制御方法。 （２０）前記投機の１又は複数が未導出である場合に、
前記STOUCH命令により識別された前記データを含む前記
データ・キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン
置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけるより
も多いマシン・サイクルの間保持されるように該ライン
置換アルゴリズムを修整するステップを有する上記（１
９）に記載の方法。 （２１）前記STOUCH命令が、前記主メモリに記憶された
前記命令のシーケンスの他の命令から該STOUCH命令を識
別するためのＯＰコード・フィールドと、前記STOUCH命
令により識別される前記データの、前記主メモリ内にお
けるアドレスを指示するアドレス・フィールドと、前記
１又は複数の投機を特定する条件フィールドとを有する
上記（１９）に記載の方法。 （２２）前記STOUCH命令が、前記条件フィールドを解釈
するモード・フィールドを有する上記（２１）に記載の
方法。 （２３）前記モード・フィールドが第１の値及び第２の
値のうちの１つであり、前記モード・フィールドが前記
第１の値であるときに、前記条件フィールドにより特定
される前記投機の各々が真と判断される場合にのみ該投
機が有効と導出され、前記モード・フィールドが前記第
２の値であるときに、前記条件フィールドにより特定さ
れる前記投機の１又は複数が偽と判断される場合にのみ
該投機が有効と導出される上記（２２）に記載の方法。 （２４）前記STOUCH命令が３２ビットからなり、第１の
部分がビット０〜５、第２の部分がビット６〜１０、第
３の部分がビット１１〜１５、第４の部分がビット１６
〜２０、第５の部分がビット２１〜３０、そして第６の
部分がビット３１である上記（２１）に記載の方法。 （２５）前記第１の部分が前記ＯＰコード・フィールド
を構成する上記（２４）に記載の方法。 （２６）前記第３の部分及び前記第４の部分が前記アド
レス・フィールドを構成する上記（２４）に記載の方
法。 （２７）前記第２の部分が前記条件フィールドを構成す
る上記（２４）に記載の方法。 （２８）前記第２の部分のビット６が前記モード・フィ
ールドを構成する上記（２４）に記載の方法。 （２９）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く分岐
命令の投機結果である上記（１９）に記載の方法。 （３０）前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を
導出するステップが、最初に、前記STOUCH命令に関連す
る導出状態フラグを、該STOUCH命令により識別される前
記投機が未導出であることを示す値へセットするステッ
プと、前記STOUCH命令により識別された前記分岐の投機
結果の各々に対して、該分岐の投機結果を前記処理ユニ
ットからの分岐の導出結果と比較するステップと、前記
分岐の投機結果が前記分岐の導出結果と適合しない場合
に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、該ST
OUCH命令により識別された該投機が無効と導出されたこ
とを示す値へセットするステップと、前記分岐の投機結
果が前記処理ユニットからの対応する前記分岐の導出結
果と適合する場合に、前記STOUCH命令に関連する前記状
態フラグを、該STOUCH命令により識別された該投機が有
効と導出されたことを示す値へセットするステップとを
有する上記（２９）に記載の方法。 （３１）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く命令
の完了時における条件レジスタ・フィールドの投機状態
を含む上記（１９）に記載の方法。 （３２）前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を
導出するステップが、最初に、前記STOUCH命令に関連す
る導出状態フラグを、該STOUCH命令により識別される前
記投機が未導出であることを示す値へセットするステッ
プと、前記STOUCH命令により識別された前記条件レジス
タ・フィールドの投機状態の各々に対して、該投機状態
を該条件レジスタ・フィールドの実際の状態と比較する
ステップと、前記条件レジスタ・フィールドの前記投機
状態が該条件レジスタ・フィールドの実際の状態と適合
しない場合に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラ
グを、該STOUCH命令により識別された該投機が無効と導
出されたことを示す値へセットするステップと、前記条
件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件レジス
タ・フィールドの実際の状態と適合する場合に、前記ST
OUCH命令に関連する前記状態フラグを、該STOUCH命令に
より識別された該投機が有効と導出されたことを示す値
へセットするステップとを有する上記（３１）に記載の
方法。 （３３）前記データ・キャッシュが１又は複数のライン
に関連する組へと分割され、そして前記データ・キャッ
シュの１又は複数のラインが前記ライン置換アルゴリズ
ムの通常のオペレーションにおけるよりも多いマシン・
サイクルの間保持されるように該ライン置換アルゴリズ
ムを修整する前記ステップが、前記データ・キャッシュ
に記憶されるべきミス・ラインを前記主メモリからフェ
ッチするステップと、前記データ・キャッシュ内の前記
ミス・ラインと関連する前記組に含まれかつ置換のため
に推奨されるラインを識別するために該組に対して前記
ライン置換アルゴリズムを適用するステップと、前記置
換のために推奨されるラインが前記STOUCH命令により識
別されたデータを含みかつ前記STOUCH命令に関連する前
記投機が有効と導出された場合に、前記ラインが以前に
置換のために推奨された回数を示す該ラインに関連する
寿命計数器を増分するステップと、前記寿命計数器が所
定の第１のしきい値を超えたとき、前記ラインを前記フ
ェッチされたミス・ラインで置換するステップと、前記
寿命計数器が前記所定の第１のしきい値を超えないと
き、前記ラインに関連する前記組の該ラインを除いたサ
ブセットが空でなければ該サブセットに対して前記ライ
ン置換アルゴリズムを適用する前記ステップへ戻り、そ
して該サブセットが空であれば該ラインを前記フェッチ
されたミス・ラインで置換するステップとを有する上記
（１９）に記載の方法。 （３４）前記データ・キャッシュが１又は複数のライン
に関連する組へと分割され、そして前記データ・キャッ
シュの１又は複数のラインが前記ライン置換アルゴリズ
ムの通常のオペレーションにおけるよりも多いマシン・
サイクルの間保持されるように該ライン置換アルゴリズ
ムを修整する前記ステップが、前記データ・キャッシュ
に記憶されるべきミス・ラインを前記主メモリからフェ
ッチするステップと、前記データ・キャッシュ内の前記
ミス・ラインと関連する前記組に含まれかつ置換のため
に推奨されるラインを識別するために該組に対して前記
ライン置換アルゴリズムを適用するステップと、前記置
換のために推奨されるラインが前記STOUCH命令により識
別されたデータを含みかつ前記STOUCH命令に関連する前
記投機が未導出である場合に、前記ラインが以前に置換
のために推奨された回数を示す該ラインに関連する寿命
計数器を増分するステップと、前記寿命計数器が所定の
第２のしきい値を超えたとき、前記ラインを前記フェッ
チされたミス・ラインで置換するステップと、前記寿命
計数器が前記所定の第２のしきい値を超えないとき、前
記ラインに関連する前記組の該ラインを除いたサブセッ
トが空でなければ該サブセットに対して前記ライン置換
アルゴリズムを適用する前記ステップへ戻り、そして該
サブセットが空であれば該ラインを前記フェッチされた
ミス・ラインで置換するステップとを有する上記（２
０）に記載の方法。 （３５）前記STOUCH命令により識別された前記データを
前記主メモリから前記データ・キャッシュの１又は複数
のラインへフェッチするとき、該データ・キャッシュの
該１又は複数のラインの各々に関連するミス・ビットを
セットするステップを含んでおり、そして前記データ・
キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換アル
ゴリズムの通常のオペレーションにおけるよりも少ない
マシン・サイクルの間保持されるように該ライン置換ア
ルゴリズムを修整する前記ステップが、前記データ・キ
ャッシュに記憶されるべきミス・ラインを前記主メモリ
からフェッチするステップと、前記STOUCH命令に関連す
る前記投機が無効と導出された場合に、前記関連するミ
ス・ビットをセットされた前記１又は複数のラインの範
囲内にありかつ前記STOUCH命令により識別されるデータ
を含む特定のラインを識別するステップと、前記特定の
ラインを前記フェッチされたミス・ラインで置換するス
テップとを有する上記（１９）に記載の方法。 （３６）前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記命令の
シーケンスへ挿入される上記（１９）に記載の方法。 （３７）命令のシーケンス及びこれらの命令に関連する
データ値を記憶する主メモリと、前記主メモリに接続さ
れ、処理ユニットにより実行される１又は複数の命令を
各々記憶する複数のラインを備え、そして該ラインを上
書きするためにライン置換アルゴリズムを用いる命令キ
ャッシュと、前記主メモリから前記命令キャッシュへ１
又は複数の命令をフェッチする命令フェッチ・ユニット
と、実行のために前記処理ユニットへロードされる他の
命令からSTOUCH命令を認知し、そして該STOUCH命令を認
知したとき、該STOUCH命令により識別された該処理ユニ
ットにより実行可能な１又は複数の命令を前記主メモリ
から前記命令キャッシュの１又は複数のラインへフェッ
チするべく前記命令フェッチ・ユニットを制御する手段
と、前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出
するSTOUCH評価論理とを有し、上記STOUCH評価論理が、
前記投機の各々が有効と導出された場合に、前記STOUCH
命令により識別された前記１又は複数の命令を含む前記
命令キャッシュの１又は複数のラインが、前記ライン置
換アルゴリズムの通常のオペレーションよりも多いマシ
ン・サイクル数の間保持されるように、該ライン置換ア
ルゴリズムを修整し、上記STOUCH評価論理が、前記投機
のいずれかが無効と導出された場合に、前記STOUCH命令
により識別された前記１又は複数の命令を含む前記命令
キャッシュの１又は複数のラインが、前記ライン置換ア
ルゴリズムの通常のオペレーションよりも少ないマシン
・サイクル数の間保持されるように、該ライン置換アル
ゴリズムを修整するデータ処理システム。 （３８）１又は複数の前記投機が未導出の場合に、前記
STOUCH評価論理が、前記STOUCH命令により識別された前
記１又は複数の命令を含む前記命令キャッシュの１又は
複数のラインが、前記ライン置換アルゴリズムの通常の
オペレーションよりも多いマシン・サイクル数の間保持
されるように、該ライン置換アルゴリズムを修整する上
記（３７）に記載のデータ処理システム。 （３９）前記STOUCH命令が、前記主メモリに記憶された
前記命令のシーケンスの他の命令から該STOUCH命令を識
別するためのＯＰコード・フィールドと、前記STOUCH命
令により識別される前記１又は複数の命令の、前記主メ
モリ内におけるアドレスを指示するアドレス・フィール
ドと、前記１又は複数の投機を特定する条件フィールド
とを有する上記（３７）に記載のデータ処理システム。 （４０）前記STOUCH評価論理が前記STOUCH命令に対応す
るエントリを記憶するバッファを含みかつ該エントリを
利用することにより該STOUCH命令を評価し、そして該エ
ントリが、前記STOUCH命令の前記アドレス・フィールド
により識別される前記１又は複数の命令を含む前記命令
キャッシュの１又は複数のラインを指示するライン・タ
グと、前記STOUCH命令の前記条件フィールドにより特定
される前記投機を特定する投機タグとを少なくとも含む
上記（３９）に記載のデータ処理システム。 （４１）前記投機タグが、該投機タグによりエンコード
される前記投機を解釈するために前記STOUCH評価論理に
より用いられるモード・ビットを含む上記（４０）に記
載のデータ処理システム。 （４２）前記モード・ビットが第１の値及び第２の値の
うちの１つであり、前記モード・ビットが前記第１の値
であるときに、前記条件フィールドにより特定される前
記投機の各々が真と判断される場合にのみ前記STOUCH評
価論理が該投機を有効と導出し、前記モード・ビットが
前記第２の値であるときに、前記条件フィールドにより
特定される前記投機の１又は複数が偽と判断される場合
にのみ前記STOUCH評価論理が該投機を有効と導出する上
記（４１）に記載のデータ処理システム。 （４３）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く分岐
命令の投機結果を含む上記（４０）に記載のデータ処理
システム。 （４４）前記STOUCH命令に対応する前記バッファの前記
エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含む制御
タグを有し、そして該導出状態フィールドは、該エント
リの前記投機タグによりエンコードされる投機が未導
出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれであるかを
示す上記（４３）に記載のデータ処理システム。 （４５）前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、該制御
論理が、最初に、前記STOUCH命令に関連する前記バッフ
ァ内に記憶された前記エントリの前記導出状態フィール
ドを、前記投機タグによりエンコードされる前記投機が
未導出であることを示す値へセットし、前記STOUCH命令
により識別された前記分岐の投機結果の各々に対して、
該分岐の投機結果を前記処理ユニットからの分岐の導出
結果と比較し、前記分岐の投機結果が前記分岐の導出結
果と適合しない場合に、前記STOUCH命令に関連する前記
導出状態フィールドを、前記投機タグによりエンコード
された前記投機が無効と導出されたことを示す値へセッ
トし、前記分岐の投機結果が前記処理ユニットからの対
応する前記分岐の導出結果と適合する場合に、前記STOU
CH命令に関連する前記導出状態フィールドを、前記投機
タグによりエンコードされた前記投機が有効と導出され
たことを示す値へセットする上記（４４）に記載の方
法。 （４６）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く命令
の完了時における条件レジスタ・フィールドの投機状態
を含む上記（４０）に記載のデータ処理システム。 （４７）前記STOUCH命令に対応する前記バッファの前記
エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含む制御
タグを有し、そして該導出状態フィールドは、該エント
リの前記投機タグによりエンコードされる投機が未導
出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれであるかを
示す上記（４６）に記載のデータ処理システム。 （４８）前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、該制御
論理が、前記STOUCH命令に関連する前記エントリの導出
状態フィールドを、該エントリの投機タグによりエンコ
ードされる前記投機が未導出であることを示す値へセッ
トし、前記エントリの前記投機タグによりエンコードさ
れた前記条件レジスタ・フィールドの投機状態の各々に
対して、該投機状態を該条件レジスタ・フィールドの実
際の状態と比較し、前記条件レジスタ・フィールドの前
記投機状態が該条件レジスタ・フィールドの実際の状態
と適合しない場合に、前記エントリの前記制御タグの前
記導出状態フィールドを、該エントリの該投機タグによ
りエンコードされた該投機が無効と導出されたことを示
す値へセットし、前記条件レジスタ・フィールドの前記
投機状態が該条件レジスタ・フィールドの実際の状態と
適合する場合に、前記エントリの前記制御タグの前記導
出状態フィールドを、該エントリの該投機タグによりエ
ンコードされた該投機が有効と導出されたことを示す値
へセットする上記（４７）に記載のデータ処理システ
ム。 （４９）前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記命令の
シーケンスへ挿入される上記（３７）に記載のデータ処
理システム。 （５０）命令のシーケンス及びこれらの命令に関連する
データ値を記憶する主メモリと、前記主メモリに接続さ
れ、前記主メモリに記憶された前記命令を実行する際に
処理ユニットにより利用される１又は複数のデータ値を
各々記憶する複数のラインを備え、そして該ラインを上
書きするためにライン置換アルゴリズムを用いるデータ
・キャッシュと、前記主メモリから前記データ・キャッ
シュへ１又は複数のデータ値をフェッチするデータ・フ
ェッチ・ユニットと、実行のために前記処理ユニットへ
ロードされる他の命令からSTOUCH命令を認知し、そして
該STOUCH命令を認知したとき、該STOUCH命令により識別
された１又は複数のデータ値を前記主メモリから前記デ
ータ・キャッシュの１又は複数のラインへフェッチする
べく前記データ・フェッチ・ユニットを制御する手段
と、前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出
するSTOUCH評価論理とを有し、上記STOUCH評価論理が、
前記投機の各々が有効と導出された場合に、前記STOUCH
命令により識別された前記１又は複数のデータ値を含む
前記データ・キャッシュの１又は複数のラインが、前記
ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションよりも
多いマシン・サイクル数の間保持されるように、該ライ
ン置換アルゴリズムを修整し、上記STOUCH評価論理が、
前記投機のいずれかが無効と導出された場合に、前記ST
OUCH命令により識別された前記１又は複数のデータ値を
含む前記データ・キャッシュの１又は複数のラインが、
前記ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションよ
りも少ないマシン・サイクル数の間保持されるように、
該ライン置換アルゴリズムを修整するデータ処理システ
ム。 （５１）１又は複数の前記投機が未導出の場合に、前記
STOUCH評価論理が、前記STOUCH命令により識別された前
記１又は複数のデータ値を含む前記データ・キャッシュ
の１又は複数のラインが、前記ライン置換アルゴリズム
の通常のオペレーションよりも多いマシン・サイクル数
の間保持されるように、該ライン置換アルゴリズムを修
整する上記（５０）に記載のデータ処理システム。 （５２）前記STOUCH命令が、前記主メモリに記憶された
前記命令のシーケンスの他の命令から該STOUCH命令を識
別するためのＯＰコード・フィールドと、前記STOUCH命
令により識別される前記１又は複数のデータ値の、前記
主メモリ内におけるアドレスを指示するアドレス・フィ
ールドと、前記１又は複数の投機を特定する条件フィー
ルドとを有する上記（５０）に記載のデータ処理システ
ム。 （５３）前記STOUCH評価論理が前記STOUCH命令に対応す
るエントリを記憶するバッファを含みかつ該エントリを
利用することにより該STOUCH命令を評価し、そして該エ
ントリが、前記STOUCH命令の前記アドレス・フィールド
により識別される前記１又は複数のデータ値を含む前記
データ・キャッシュの１又は複数のラインを指示するラ
イン・タグと、前記STOUCH命令の前記条件フィールドに
より特定される前記投機を特定する投機タグとを少なく
とも含む上記（５２）に記載のデータ処理システム。 （５４）前記投機タグが、該投機タグによりエンコード
される前記投機を解釈するために前記STOUCH評価論理に
より用いられるモード・ビットを含む上記（５３）に記
載のデータ処理システム。 （５５）前記モード・ビットが第１の値及び第２の値の
うちの１つであり、前記モード・ビットが前記第１の値
であるときに、前記条件フィールドにより特定される前
記投機の各々が真と判断される場合にのみ前記STOUCH評
価論理が該投機を有効と導出し、前記モード・ビットが
前記第２の値であるときに、前記条件フィールドにより
特定される前記投機の１又は複数が偽と判断される場合
にのみ前記STOUCH評価論理が該投機を有効と導出する上
記（５４）に記載のデータ処理システム。 （５６）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く分岐
命令の投機結果を含む上記（５３）に記載のデータ処理
システム。 （５７）前記STOUCH命令に対応する前記バッファの前記
エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含む制御
タグを有し、該導出状態フィールドは、該エントリの前
記投機タグによりエンコードされる投機が、未導出、有
効導出、及び無効導出のうちのいずれであるかを示す上
記（５６）に記載のデータ処理システム。 （５８）前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、該制御
論理が、最初に、前記STOUCH命令に関連する前記バッフ
ァ内に記憶された前記エントリの前記導出状態フィール
ドを、前記投機タグによりエンコードされる前記投機が
未導出であることを示す値へセットし、前記STOUCH命令
により識別された前記分岐の投機結果の各々に対して、
該分岐の投機結果を前記処理ユニットからの分岐の導出
結果と比較し、前記分岐の投機結果が前記分岐の導出結
果と適合しない場合に、前記STOUCH命令に関連する前記
導出状態フィールドを、前記投機タグによりエンコード
された前記投機が無効と導出されたことを示す値へセッ
トし、前記分岐の投機結果が前記処理ユニットからの対
応する前記分岐の導出結果と適合する場合に、前記STOU
CH命令に関連する前記導出状態フィールドを、前記投機
タグによりエンコードされた前記投機が有効と導出され
たことを示す値へセットする上記（５７）に記載の方
法。 （５９）前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続く命令
の完了時における条件レジスタ・フィールドの投機状態
を含む上記（５３）に記載のデータ処理システム。 （６０）前記STOUCH命令に対応する前記バッファの前記
エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含む制御
タグを有し、そして該導出状態フィールドは、該エント
リの前記投機タグによりエンコードされる投機が未導
出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれであるかを
示す上記（５９）に記載のデータ処理システム。 （６１）前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、該制御
論理が、前記STOUCH命令に関連する前記エントリの導出
状態フィールドを、該エントリの投機タグによりエンコ
ードされる前記投機が未導出であることを示す値へセッ
トし、前記エントリの前記投機タグによりエンコードさ
れた前記条件レジスタ・フィールドの投機状態の各々に
対して、該投機状態を該条件レジスタ・フィールドの実
際の状態と比較し、前記条件レジスタ・フィールドの前
記投機状態が該条件レジスタ・フィールドの実際の状態
と適合しない場合に、前記エントリの前記制御タグの前
記導出状態フィールドを、該エントリの該投機タグによ
りエンコードされた該投機が無効と導出されたことを示
す値へセットし、前記条件レジスタ・フィールドの前記
投機状態が該条件レジスタ・フィールドの実際の状態と
適合する場合に、前記エントリの前記制御タグの前記導
出状態フィールドを、該エントリの該投機タグによりエ
ンコードされた該投機が有効と導出されたことを示す値
へセットする上記（６０）に記載のデータ処理システ
ム。 （６２）前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記命令の
シーケンスへ挿入される上記（５０）に記載のデータ処
理システム。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による命令及びデータのプリフェッチの
ためのSTOUCH命令を利用するプログラムの制御流れ図で
ある。

【図２】本発明のSTOUCH命令のフォーマットを示す図で
ある。

【図３】本発明によるSTOUCH命令を実行するコンピュー
タ処理システムの機能ブロック図である。

【図４】図３の投機的プリフェッチ・バッファのエント
リのフォーマットを示す図である。

【図５】図４のエントリの投機タグのサブフィールドを
示す図である。

【図６】図４のエントリの制御タグのサブフィールドを
示す図である。

【図７】本発明によるSTOUCH命令を実行する図３のコン
ピュータ処理システムのオペレーションを示す流れ図で
ある。

【図８】図７の「フェッチ・ステップ」に関連するサブ
ステップを示す図である。

【図９】図７の「分岐及び条件レジスタ命令処理ステッ
プ」に関連するサブステップを示す図である。

【図１０】図７の「STOUCH命令処理ステップ」に関連す
るサブステップを示す図である。

【図１１】図７の「実行ステップ」に関連するサブステ
ップを示す図である。

【図１２】図８、図１０、及び図１１の「ミス・ライン
のフェッチ・ステップ」に関連するサブステップを示す
図である。

【図１３】図９の「制御タグ更新ステップ」に関連する
サブステップを示す図である。

【図１４】図１０の「投機的プリフェッチ・バッファの
エントリ作成ステップ」に関連するサブステップを示す
図である。

【図１５】図１４の「制御タグ初期化ステップ」に関連
するサブステップを示す図である。

【図１６】本発明の別の実施形態における図７の「分岐
及び条件レジスタ命令処理ステップ」に関連するサブス
テップを示す図である。

【符号の説明】

１１ STOUCH命令 １２ ＯＰコード・フィールド １３ アドレス・フィールド １４ モード・ビット １５-１、...１５-Ｎ 条件フィールド １００ データ処理システム １０２ 主メモリ １０４ 命令キャッシュ １０６ データ・キャッシュ １０８ 命令フェッチ・ユニット １１０ デコード・ユニット １１２ 分岐ユニット １１４ ディスパッチ・ユニット １１６ 機能ユニット １１８ データ・フェッチ・ユニット １２０ レジスタ・ファイル １２２ 完了ユニット １２４ 投機的プリフェッチ制御ユニット １２６ 投機的プリフェッチ・バッファ（エントリ） ２００ 投機的プリフェッチ・バッファ ２０２ ライン・タグ ２０４ 投機タグ ２０６ 制御タグ

Claims (62)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主メモリに記憶された命令のシーケンスが
   命令キャッシュへロードされそして該命令キャッシュか
   ら処理ユニットへ実行のために転送され、かつライン置
   換アルゴリズムが該命令キャッシュを上書きするために
   用いられるコンピュータ処理システムにおいて、該主メ
   モリから該命令キャッシュへの命令のフェッチを制御す
   る方法であって、 前記命令キャッシュから前記処理ユニットへ転送される
   前記命令の１つがSTOUCH命令である場合に、該処理ユニ
   ットにより実行可能な命令であって該STOUCH命令により
   識別された１又は複数の命令を前記主メモリから該命令
   キャッシュの１又は複数のラインへフェッチするステッ
   プと、 前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出する
   ステップと、 前記１又は複数の投機の各々が有効と導出された場合
   に、前記STOUCH命令により識別された１又は複数の命令
   を含む前記命令キャッシュの１又は複数のラインが前記
   ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけ
   るよりも多いマシン・サイクルの間保持されるように該
   ライン置換アルゴリズムを修整するステップと、 前記１又は複数の投機のいずれかが無効と導出された場
   合に、前記STOUCH命令により識別された１又は複数の命
   令を含む前記命令キャッシュの１又は複数のラインが前
   記ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにお
   けるよりも少ないマシン・サイクルの間保持されるよう
   に該ライン置換アルゴリズムを修整するステップとを有
   するコンピュータ処理システムにおける命令フェッチの
   制御方法。
2. 【請求項２】前記投機の１又は複数が未導出である場合
   に、前記STOUCH命令により識別された１又は複数の命令
   を含む前記命令キャッシュの１又は複数のラインが前記
   ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけ
   るよりも多いマシン・サイクルの間保持されるように該
   ライン置換アルゴリズムを修整するステップを有する請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】前記STOUCH命令が、 前記主メモリに記憶された前記命令のシーケンスの他の
   命令から該STOUCH命令を識別するためのＯＰコード・フ
   ィールドと、 前記STOUCH命令により識別される前記１又は複数の命令
   の、前記主メモリ内におけるアドレスを指示するアドレ
   ス・フィールドと、 前記１又は複数の投機を特定する条件フィールドとを有
   する請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】前記STOUCH命令が、前記条件フィールドを
   解釈するモード・フィールドを有する請求項１に記載の
   方法。
5. 【請求項５】前記モード・フィールドが第１の値及び第
   ２の値のうちの１つであり、 前記モード・フィールドが前記第１の値であるときに、
   前記条件フィールドにより特定される前記投機の各々が
   真と判断される場合にのみ該投機が有効と導出され、 前記モード・フィールドが前記第２の値であるときに、
   前記条件フィールドにより特定される前記投機の１又は
   複数が偽と判断される場合にのみ該投機が有効と導出さ
   れる請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】前記STOUCH命令が３２ビットからなり、第
   １の部分がビット０〜５、第２の部分がビット６〜１
   ０、第３の部分がビット１１〜１５、第４の部分がビッ
   ト１６〜２０、第５の部分がビット２１〜３０、そして
   第６の部分がビット３１である請求項３に記載の方法。
7. 【請求項７】前記第１の部分が前記ＯＰコード・フィー
   ルドを構成する請求項６に記載の方法。
8. 【請求項８】前記第３の部分及び前記第４の部分が前記
   アドレス・フィールドを構成する請求項６に記載の方
   法。
9. 【請求項９】前記第２の部分が前記条件フィールドを構
   成する請求項６に記載の方法。
10. 【請求項１０】前記第２の部分のビット６が前記モード
    ・フィールドを構成する請求項６に記載の方法。
11. 【請求項１１】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く分岐命令の投機結果である請求項１に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記STOUCH命令に関連する１又は複数の
    投機を導出するステップが、 最初に、前記STOUCH命令に関連する導出状態フラグを、
    該STOUCH命令により識別される前記投機が未導出である
    ことを示す値へセットするステップと、 前記STOUCH命令により識別された前記分岐の投機結果の
    各々に対して、該分岐の投機結果を前記処理ユニットか
    らの分岐の導出結果と比較するステップと、 前記分岐の投機結果が前記分岐の導出結果と適合しない
    場合に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、
    該STOUCH命令により識別された該投機が無効と導出され
    たことを示す値へセットするステップと、 前記分岐の投機結果が前記処理ユニットからの対応する
    前記分岐の導出結果と適合する場合に、前記STOUCH命令
    に関連する前記状態フラグを、該STOUCH命令により識別
    された該投機が有効と導出されたことを示す値へセット
    するステップとを有する請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く命令の完了時における条件レジスタ・フィールドの投
    機状態を含む請求項１に記載の方法。
14. 【請求項１４】前記STOUCH命令に関連する１又は複数の
    投機を導出するステップが、 最初に、前記STOUCH命令に関連する導出状態フラグを、
    該STOUCH命令により識別される前記投機が未導出である
    ことを示す値へセットするステップと、 前記STOUCH命令により識別された前記条件レジスタ・フ
    ィールドの投機状態の各々に対して、該投機状態を該条
    件レジスタ・フィールドの実際の状態と比較するステッ
    プと、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合しない場合
    に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、該ST
    OUCH命令により識別された該投機が無効と導出されたこ
    とを示す値へセットするステップと、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合する場合に、
    前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、該STOUCH
    命令により識別された該投機が有効と導出されたことを
    示す値へセットするステップとを有する請求項１３に記
    載の方法。
15. 【請求項１５】前記命令キャッシュが１又は複数のライ
    ンに関連する組へと分割され、そして前記命令キャッシ
    ュの１又は複数のラインが前記ライン置換アルゴリズム
    の通常のオペレーションにおけるよりも多いマシン・サ
    イクルの間保持されるように該ライン置換アルゴリズム
    を修整する前記ステップが、 前記命令キャッシュに記憶されるべきミス・ラインを前
    記主メモリからフェッチするステップと、 前記命令キャッシュ内の前記ミス・ラインと関連する前
    記組に含まれかつ置換のために推奨されるラインを識別
    するために該組に対して前記ライン置換アルゴリズムを
    適用するステップと、 前記置換のために推奨されるラインが前記STOUCH命令に
    より識別された命令を含みかつ前記STOUCH命令に関連す
    る前記投機が有効と導出された場合に、 前記ラインが以前に置換のために推奨された回数を示す
    該ラインに関連する寿命計数器を増分するステップと、 前記寿命計数器が所定の第１のしきい値を超えたとき、
    前記ラインを前記フェッチされたミス・ラインで置換す
    るステップと、 前記寿命計数器が前記所定の第１のしきい値を超えない
    とき、前記ラインに関連する前記組の該ラインを除いた
    サブセットが空でなければ該サブセットに対して前記ラ
    イン置換アルゴリズムを適用する前記ステップへ戻り、
    そして該サブセットが空であれば該ラインを前記フェッ
    チされたミス・ラインで置換するステップとを有する請
    求項１に記載の方法。
16. 【請求項１６】前記命令キャッシュが１又は複数のライ
    ンに関連する組へと分割され、そして前記命令キャッシ
    ュの１又は複数のラインが前記ライン置換アルゴリズム
    の通常のオペレーションにおけるよりも多いマシン・サ
    イクルの間保持されるように該ライン置換アルゴリズム
    を修整する前記ステップが、 前記命令キャッシュに記憶されるべきミス・ラインを前
    記主メモリからフェッチするステップと、 前記命令キャッシュ内の前記ミス・ラインと関連する前
    記組に含まれかつ置換のために推奨されるラインを識別
    するために該組に対して前記ライン置換アルゴリズムを
    適用するステップと、 前記置換のために推奨されるラインが前記STOUCH命令に
    より識別された命令を含みかつ前記STOUCH命令に関連す
    る前記投機が未導出である場合に、 前記ラインが以前に置換のために推奨された回数を示す
    該ラインに関連する寿命計数器を増分するステップと、 前記寿命計数器が所定の第２のしきい値を超えたとき、
    前記ラインを前記フェッチされたミス・ラインで置換す
    るステップと、 前記寿命計数器が前記所定の第２のしきい値を超えない
    とき、前記ラインに関連する前記組の該ラインを除いた
    サブセットが空でなければ該サブセットに対して前記ラ
    イン置換アルゴリズムを適用する前記ステップへ戻り、
    そして該サブセットが空であれば該ラインを前記フェッ
    チされたミス・ラインで置換するステップとを有する請
    求項２に記載の方法。
17. 【請求項１７】前記STOUCH命令により識別された前記１
    又は複数の命令を前記主メモリから前記命令キャッシュ
    の１又は複数のラインへフェッチするとき、該命令キャ
    ッシュの該１又は複数のラインの各々に関連するミス・
    ビットをセットするステップを含んでおり、そして前記
    命令キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換
    アルゴリズムの通常のオペレーションにおけるよりも少
    ないマシン・サイクルの間保持されるように該ライン置
    換アルゴリズムを修整する前記ステップが、 前記命令キャッシュに記憶されるべきミス・ラインを前
    記主メモリからフェッチするステップと、 前記STOUCH命令に関連する前記投機が無効と導出された
    場合に、前記関連するミス・ビットをセットされた前記
    １又は複数のラインの範囲内にありかつ前記STOUCH命令
    により識別される命令を含む特定のラインを識別するス
    テップと、 前記特定のラインを前記フェッチされたミス・ラインで
    置換するステップとを有する請求項１に記載の方法。
18. 【請求項１８】前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記
    命令のシーケンスへ挿入される請求項１に記載の方法。
19. 【請求項１９】１又は複数の命令に関連するデータが主
    メモリに記憶され、データ・キャッシュのラインへロー
    ドされ、そして該データ・キャッシュから処理ユニット
    へ実行のために転送されかつ該データ・キャッシュを上
    書きするためにライン置換アルゴリズムが用いられるコ
    ンピュータ処理システムにおいて、該主メモリから該デ
    ータ・キャッシュへのデータのフェッチを制御する方法
    であって、 実行のために前記処理ユニットへロードされる命令がST
    OUCH命令である場合に、該STOUCH命令により識別された
    データを前記主メモリから前記データ・キャッシュの１
    又は複数のラインへフェッチするステップと、 前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出する
    ステップと、 前記１又は複数の投機の各々が有効と導出された場合
    に、前記STOUCH命令により識別された前記データを含む
    前記データ・キャッシュの１又は複数のラインが前記ラ
    イン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおける
    よりも多いマシン・サイクルの間保持されるように該ラ
    イン置換アルゴリズムを修整するステップと、 前記１又は複数の投機のいずれかが無効と導出された場
    合に、前記STOUCH命令により識別された前記データを含
    む前記データ・キャッシュの１又は複数のラインが前記
    ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけ
    るよりも少ないマシン・サイクルの間保持されるように
    該ライン置換アルゴリズムを修整するステップとを有す
    るコンピュータ処理システムにおけるデータ・フェッチ
    の制御方法。
20. 【請求項２０】前記投機の１又は複数が未導出である場
    合に、前記STOUCH命令により識別された前記データを含
    む前記データ・キャッシュの１又は複数のラインが前記
    ライン置換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけ
    るよりも多いマシン・サイクルの間保持されるように該
    ライン置換アルゴリズムを修整するステップを有する請
    求項１９に記載の方法。
21. 【請求項２１】前記STOUCH命令が、 前記主メモリに記憶された前記命令のシーケンスの他の
    命令から該STOUCH命令を識別するためのＯＰコード・フ
    ィールドと、 前記STOUCH命令により識別される前記データの、前記主
    メモリ内におけるアドレスを指示するアドレス・フィー
    ルドと、 前記１又は複数の投機を特定する条件フィールドとを有
    する請求項１９に記載の方法。
22. 【請求項２２】前記STOUCH命令が、前記条件フィールド
    を解釈するモード・フィールドを有する請求項２１に記
    載の方法。
23. 【請求項２３】前記モード・フィールドが第１の値及び
    第２の値のうちの１つであり、 前記モード・フィールドが前記第１の値であるときに、
    前記条件フィールドにより特定される前記投機の各々が
    真と判断される場合にのみ該投機が有効と導出され、 前記モード・フィールドが前記第２の値であるときに、
    前記条件フィールドにより特定される前記投機の１又は
    複数が偽と判断される場合にのみ該投機が有効と導出さ
    れる請求項２２に記載の方法。
24. 【請求項２４】前記STOUCH命令が３２ビットからなり、
    第１の部分がビット０〜５、第２の部分がビット６〜１
    ０、第３の部分がビット１１〜１５、第４の部分がビッ
    ト１６〜２０、第５の部分がビット２１〜３０、そして
    第６の部分がビット３１である請求項２１に記載の方
    法。
25. 【請求項２５】前記第１の部分が前記ＯＰコード・フィ
    ールドを構成する請求項２４に記載の方法。
26. 【請求項２６】前記第３の部分及び前記第４の部分が前
    記アドレス・フィールドを構成する請求項２４に記載の
    方法。
27. 【請求項２７】前記第２の部分が前記条件フィールドを
    構成する請求項２４に記載の方法。
28. 【請求項２８】前記第２の部分のビット６が前記モード
    ・フィールドを構成する請求項２４に記載の方法。
29. 【請求項２９】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く分岐命令の投機結果である請求項１９に記載の方法。
30. 【請求項３０】前記STOUCH命令に関連する１又は複数の
    投機を導出するステップが、 最初に、前記STOUCH命令に関連する導出状態フラグを、
    該STOUCH命令により識別される前記投機が未導出である
    ことを示す値へセットするステップと、 前記STOUCH命令により識別された前記分岐の投機結果の
    各々に対して、該分岐の投機結果を前記処理ユニットか
    らの分岐の導出結果と比較するステップと、 前記分岐の投機結果が前記分岐の導出結果と適合しない
    場合に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、
    該STOUCH命令により識別された該投機が無効と導出され
    たことを示す値へセットするステップと、 前記分岐の投機結果が前記処理ユニットからの対応する
    前記分岐の導出結果と適合する場合に、前記STOUCH命令
    に関連する前記状態フラグを、該STOUCH命令により識別
    された該投機が有効と導出されたことを示す値へセット
    するステップとを有する請求項２９に記載の方法。
31. 【請求項３１】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く命令の完了時における条件レジスタ・フィールドの投
    機状態を含む請求項１９に記載の方法。
32. 【請求項３２】前記STOUCH命令に関連する１又は複数の
    投機を導出するステップが、 最初に、前記STOUCH命令に関連する導出状態フラグを、
    該STOUCH命令により識別される前記投機が未導出である
    ことを示す値へセットするステップと、 前記STOUCH命令により識別された前記条件レジスタ・フ
    ィールドの投機状態の各々に対して、該投機状態を該条
    件レジスタ・フィールドの実際の状態と比較するステッ
    プと、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合しない場合
    に、前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、該ST
    OUCH命令により識別された該投機が無効と導出されたこ
    とを示す値へセットするステップと、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合する場合に、
    前記STOUCH命令に関連する前記状態フラグを、該STOUCH
    命令により識別された該投機が有効と導出されたことを
    示す値へセットするステップとを有する請求項３１に記
    載の方法。
33. 【請求項３３】前記データ・キャッシュが１又は複数の
    ラインに関連する組へと分割され、そして前記データ・
    キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換アル
    ゴリズムの通常のオペレーションにおけるよりも多いマ
    シン・サイクルの間保持されるように該ライン置換アル
    ゴリズムを修整する前記ステップが、 前記データ・キャッシュに記憶されるべきミス・ライン
    を前記主メモリからフェッチするステップと、 前記データ・キャッシュ内の前記ミス・ラインと関連す
    る前記組に含まれかつ置換のために推奨されるラインを
    識別するために該組に対して前記ライン置換アルゴリズ
    ムを適用するステップと、 前記置換のために推奨されるラインが前記STOUCH命令に
    より識別されたデータを含みかつ前記STOUCH命令に関連
    する前記投機が有効と導出された場合に、 前記ラインが以前に置換のために推奨された回数を示す
    該ラインに関連する寿命計数器を増分するステップと、 前記寿命計数器が所定の第１のしきい値を超えたとき、
    前記ラインを前記フェッチされたミス・ラインで置換す
    るステップと、 前記寿命計数器が前記所定の第１のしきい値を超えない
    とき、前記ラインに関連する前記組の該ラインを除いた
    サブセットが空でなければ該サブセットに対して前記ラ
    イン置換アルゴリズムを適用する前記ステップへ戻り、
    そして該サブセットが空であれば該ラインを前記フェッ
    チされたミス・ラインで置換するステップとを有する請
    求項１９に記載の方法。
34. 【請求項３４】前記データ・キャッシュが１又は複数の
    ラインに関連する組へと分割され、そして前記データ・
    キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置換アル
    ゴリズムの通常のオペレーションにおけるよりも多いマ
    シン・サイクルの間保持されるように該ライン置換アル
    ゴリズムを修整する前記ステップが、 前記データ・キャッシュに記憶されるべきミス・ライン
    を前記主メモリからフェッチするステップと、 前記データ・キャッシュ内の前記ミス・ラインと関連す
    る前記組に含まれかつ置換のために推奨されるラインを
    識別するために該組に対して前記ライン置換アルゴリズ
    ムを適用するステップと、 前記置換のために推奨されるラインが前記STOUCH命令に
    より識別されたデータを含みかつ前記STOUCH命令に関連
    する前記投機が未導出である場合に、 前記ラインが以前に置換のために推奨された回数を示す
    該ラインに関連する寿命計数器を増分するステップと、 前記寿命計数器が所定の第２のしきい値を超えたとき、
    前記ラインを前記フェッチされたミス・ラインで置換す
    るステップと、 前記寿命計数器が前記所定の第２のしきい値を超えない
    とき、前記ラインに関連する前記組の該ラインを除いた
    サブセットが空でなければ該サブセットに対して前記ラ
    イン置換アルゴリズムを適用する前記ステップへ戻り、
    そして該サブセットが空であれば該ラインを前記フェッ
    チされたミス・ラインで置換するステップとを有する請
    求項２０に記載の方法。
35. 【請求項３５】前記STOUCH命令により識別された前記デ
    ータを前記主メモリから前記データ・キャッシュの１又
    は複数のラインへフェッチするとき、該データ・キャッ
    シュの該１又は複数のラインの各々に関連するミス・ビ
    ットをセットするステップを含んでおり、そして前記デ
    ータ・キャッシュの１又は複数のラインが前記ライン置
    換アルゴリズムの通常のオペレーションにおけるよりも
    少ないマシン・サイクルの間保持されるように該ライン
    置換アルゴリズムを修整する前記ステップが、 前記データ・キャッシュに記憶されるべきミス・ライン
    を前記主メモリからフェッチするステップと、 前記STOUCH命令に関連する前記投機が無効と導出された
    場合に、前記関連するミス・ビットをセットされた前記
    １又は複数のラインの範囲内にありかつ前記STOUCH命令
    により識別されるデータを含む特定のラインを識別する
    ステップと、 前記特定のラインを前記フェッチされたミス・ラインで
    置換するステップとを有する請求項１９に記載の方法。
36. 【請求項３６】前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記
    命令のシーケンスへ挿入される請求項１９に記載の方
    法。
37. 【請求項３７】命令のシーケンス及びこれらの命令に関
    連するデータ値を記憶する主メモリと、 前記主メモリに接続され、処理ユニットにより実行され
    る１又は複数の命令を各々記憶する複数のラインを備
    え、そして該ラインを上書きするためにライン置換アル
    ゴリズムを用いる命令キャッシュと、 前記主メモリから前記命令キャッシュへ１又は複数の命
    令をフェッチする命令フェッチ・ユニットと、 実行のために前記処理ユニットへロードされる他の命令
    からSTOUCH命令を認知し、そして該STOUCH命令を認知し
    たとき、該STOUCH命令により識別された該処理ユニット
    により実行可能な１又は複数の命令を前記主メモリから
    前記命令キャッシュの１又は複数のラインへフェッチす
    るべく前記命令フェッチ・ユニットを制御する手段と、 前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出する
    STOUCH評価論理とを有し、 上記STOUCH評価論理が、前記投機の各々が有効と導出さ
    れた場合に、前記STOUCH命令により識別された前記１又
    は複数の命令を含む前記命令キャッシュの１又は複数の
    ラインが、前記ライン置換アルゴリズムの通常のオペレ
    ーションよりも多いマシン・サイクル数の間保持される
    ように、該ライン置換アルゴリズムを修整し、 上記STOUCH評価論理が、前記投機のいずれかが無効と導
    出された場合に、前記STOUCH命令により識別された前記
    １又は複数の命令を含む前記命令キャッシュの１又は複
    数のラインが、前記ライン置換アルゴリズムの通常のオ
    ペレーションよりも少ないマシン・サイクル数の間保持
    されるように、該ライン置換アルゴリズムを修整するデ
    ータ処理システム。
38. 【請求項３８】１又は複数の前記投機が未導出の場合
    に、前記STOUCH評価論理が、前記STOUCH命令により識別
    された前記１又は複数の命令を含む前記命令キャッシュ
    の１又は複数のラインが、前記ライン置換アルゴリズム
    の通常のオペレーションよりも多いマシン・サイクル数
    の間保持されるように、該ライン置換アルゴリズムを修
    整する請求項３７に記載のデータ処理システム。
39. 【請求項３９】前記STOUCH命令が、 前記主メモリに記憶された前記命令のシーケンスの他の
    命令から該STOUCH命令を識別するためのＯＰコード・フ
    ィールドと、 前記STOUCH命令により識別される前記１又は複数の命令
    の、前記主メモリ内におけるアドレスを指示するアドレ
    ス・フィールドと、 前記１又は複数の投機を特定する条件フィールドとを有
    する請求項３７に記載のデータ処理システム。
40. 【請求項４０】前記STOUCH評価論理が前記STOUCH命令に
    対応するエントリを記憶するバッファを含みかつ該エン
    トリを利用することにより該STOUCH命令を評価し、そし
    て該エントリが、前記STOUCH命令の前記アドレス・フィ
    ールドにより識別される前記１又は複数の命令を含む前
    記命令キャッシュの１又は複数のラインを指示するライ
    ン・タグと、前記STOUCH命令の前記条件フィールドによ
    り特定される前記投機を特定する投機タグとを少なくと
    も含む請求項３９に記載のデータ処理システム。
41. 【請求項４１】前記投機タグが、該投機タグによりエン
    コードされる前記投機を解釈するために前記STOUCH評価
    論理により用いられるモード・ビットを含む請求項４０
    に記載のデータ処理システム。
42. 【請求項４２】前記モード・ビットが第１の値及び第２
    の値のうちの１つであり、 前記モード・ビットが前記第１の値であるときに、前記
    条件フィールドにより特定される前記投機の各々が真と
    判断される場合にのみ前記STOUCH評価論理が該投機を有
    効と導出し、 前記モード・ビットが前記第２の値であるときに、前記
    条件フィールドにより特定される前記投機の１又は複数
    が偽と判断される場合にのみ前記STOUCH評価論理が該投
    機を有効と導出する請求項４１に記載のデータ処理シス
    テム。
43. 【請求項４３】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く分岐命令の投機結果を含む請求項４０に記載のデータ
    処理システム。
44. 【請求項４４】前記STOUCH命令に対応する前記バッファ
    の前記エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含
    む制御タグを有し、そして該導出状態フィールドは、該
    エントリの前記投機タグによりエンコードされる投機が
    未導出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれである
    かを示す請求項４３に記載のデータ処理システム。
45. 【請求項４５】前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、
    該制御論理が、 最初に、前記STOUCH命令に関連する前記バッファ内に記
    憶された前記エントリの前記導出状態フィールドを、前
    記投機タグによりエンコードされる前記投機が未導出で
    あることを示す値へセットし、 前記STOUCH命令により識別された前記分岐の投機結果の
    各々に対して、該分岐の投機結果を前記処理ユニットか
    らの分岐の導出結果と比較し、 前記分岐の投機結果が前記分岐の導出結果と適合しない
    場合に、前記STOUCH命令に関連する前記導出状態フィー
    ルドを、前記投機タグによりエンコードされた前記投機
    が無効と導出されたことを示す値へセットし、 前記分岐の投機結果が前記処理ユニットからの対応する
    前記分岐の導出結果と適合する場合に、前記STOUCH命令
    に関連する前記導出状態フィールドを、前記投機タグに
    よりエンコードされた前記投機が有効と導出されたこと
    を示す値へセットする請求項４４に記載の方法。
46. 【請求項４６】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く命令の完了時における条件レジスタ・フィールドの投
    機状態を含む請求項４０に記載のデータ処理システム。
47. 【請求項４７】前記STOUCH命令に対応する前記バッファ
    の前記エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含
    む制御タグを有し、そして該導出状態フィールドは、該
    エントリの前記投機タグによりエンコードされる投機が
    未導出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれである
    かを示す請求項４６に記載のデータ処理システム。
48. 【請求項４８】前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、
    該制御論理が、 前記STOUCH命令に関連する前記エントリの導出状態フィ
    ールドを、該エントリの投機タグによりエンコードされ
    る前記投機が未導出であることを示す値へセットし、 前記エントリの前記投機タグによりエンコードされた前
    記条件レジスタ・フィールドの投機状態の各々に対し
    て、該投機状態を該条件レジスタ・フィールドの実際の
    状態と比較し、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合しない場合
    に、前記エントリの前記制御タグの前記導出状態フィー
    ルドを、該エントリの該投機タグによりエンコードされ
    た該投機が無効と導出されたことを示す値へセットし、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合する場合に、
    前記エントリの前記制御タグの前記導出状態フィールド
    を、該エントリの該投機タグによりエンコードされた該
    投機が有効と導出されたことを示す値へセットする請求
    項４７に記載のデータ処理システム。
49. 【請求項４９】前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記
    命令のシーケンスへ挿入される請求項３７に記載のデー
    タ処理システム。
50. 【請求項５０】命令のシーケンス及びこれらの命令に関
    連するデータ値を記憶する主メモリと、 前記主メモリに接続され、前記主メモリに記憶された前
    記命令を実行する際に処理ユニットにより利用される１
    又は複数のデータ値を各々記憶する複数のラインを備
    え、そして該ラインを上書きするためにライン置換アル
    ゴリズムを用いるデータ・キャッシュと、 前記主メモリから前記データ・キャッシュへ１又は複数
    のデータ値をフェッチするデータ・フェッチ・ユニット
    と、 実行のために前記処理ユニットへロードされる他の命令
    からSTOUCH命令を認知し、そして該STOUCH命令を認知し
    たとき、該STOUCH命令により識別された１又は複数のデ
    ータ値を前記主メモリから前記データ・キャッシュの１
    又は複数のラインへフェッチするべく前記データ・フェ
    ッチ・ユニットを制御する手段と、 前記STOUCH命令に関連する１又は複数の投機を導出する
    STOUCH評価論理とを有し、 上記STOUCH評価論理が、前記投機の各々が有効と導出さ
    れた場合に、前記STOUCH命令により識別された前記１又
    は複数のデータ値を含む前記データ・キャッシュの１又
    は複数のラインが、前記ライン置換アルゴリズムの通常
    のオペレーションよりも多いマシン・サイクル数の間保
    持されるように、該ライン置換アルゴリズムを修整し、 上記STOUCH評価論理が、前記投機のいずれかが無効と導
    出された場合に、前記STOUCH命令により識別された前記
    １又は複数のデータ値を含む前記データ・キャッシュの
    １又は複数のラインが、前記ライン置換アルゴリズムの
    通常のオペレーションよりも少ないマシン・サイクル数
    の間保持されるように、該ライン置換アルゴリズムを修
    整するデータ処理システム。
51. 【請求項５１】１又は複数の前記投機が未導出の場合
    に、前記STOUCH評価論理が、前記STOUCH命令により識別
    された前記１又は複数のデータ値を含む前記データ・キ
    ャッシュの１又は複数のラインが、前記ライン置換アル
    ゴリズムの通常のオペレーションよりも多いマシン・サ
    イクル数の間保持されるように、該ライン置換アルゴリ
    ズムを修整する請求項５０に記載のデータ処理システ
    ム。
52. 【請求項５２】前記STOUCH命令が、 前記主メモリに記憶された前記命令のシーケンスの他の
    命令から該STOUCH命令を識別するためのＯＰコード・フ
    ィールドと、 前記STOUCH命令により識別される前記１又は複数のデー
    タ値の、前記主メモリ内におけるアドレスを指示するア
    ドレス・フィールドと、 前記１又は複数の投機を特定する条件フィールドとを有
    する請求項５０に記載のデータ処理システム。
53. 【請求項５３】前記STOUCH評価論理が前記STOUCH命令に
    対応するエントリを記憶するバッファを含みかつ該エン
    トリを利用することにより該STOUCH命令を評価し、そし
    て該エントリが、前記STOUCH命令の前記アドレス・フィ
    ールドにより識別される前記１又は複数のデータ値を含
    む前記データ・キャッシュの１又は複数のラインを指示
    するライン・タグと、前記STOUCH命令の前記条件フィー
    ルドにより特定される前記投機を特定する投機タグとを
    少なくとも含む請求項５２に記載のデータ処理システ
    ム。
54. 【請求項５４】前記投機タグが、該投機タグによりエン
    コードされる前記投機を解釈するために前記STOUCH評価
    論理により用いられるモード・ビットを含む請求項５３
    に記載のデータ処理システム。
55. 【請求項５５】前記モード・ビットが第１の値及び第２
    の値のうちの１つであり、 前記モード・ビットが前記第１の値であるときに、前記
    条件フィールドにより特定される前記投機の各々が真と
    判断される場合にのみ前記STOUCH評価論理が該投機を有
    効と導出し、 前記モード・ビットが前記第２の値であるときに、前記
    条件フィールドにより特定される前記投機の１又は複数
    が偽と判断される場合にのみ前記STOUCH評価論理が該投
    機を有効と導出する請求項５４に記載のデータ処理シス
    テム。
56. 【請求項５６】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く分岐命令の投機結果を含む請求項５３に記載のデータ
    処理システム。
57. 【請求項５７】前記STOUCH命令に対応する前記バッファ
    の前記エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含
    む制御タグを有し、該導出状態フィールドは、該エント
    リの前記投機タグによりエンコードされる投機が、未導
    出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれであるかを
    示す請求項５６に記載のデータ処理システム。
58. 【請求項５８】前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、
    該制御論理が、 最初に、前記STOUCH命令に関連する前記バッファ内に記
    憶された前記エントリの前記導出状態フィールドを、前
    記投機タグによりエンコードされる前記投機が未導出で
    あることを示す値へセットし、 前記STOUCH命令により識別された前記分岐の投機結果の
    各々に対して、該分岐の投機結果を前記処理ユニットか
    らの分岐の導出結果と比較し、 前記分岐の投機結果が前記分岐の導出結果と適合しない
    場合に、前記STOUCH命令に関連する前記導出状態フィー
    ルドを、前記投機タグによりエンコードされた前記投機
    が無効と導出されたことを示す値へセットし、 前記分岐の投機結果が前記処理ユニットからの対応する
    前記分岐の導出結果と適合する場合に、前記STOUCH命令
    に関連する前記導出状態フィールドを、前記投機タグに
    よりエンコードされた前記投機が有効と導出されたこと
    を示す値へセットする請求項５７に記載の方法。
59. 【請求項５９】前記投機の各々が、前記STOUCH命令に続
    く命令の完了時における条件レジスタ・フィールドの投
    機状態を含む請求項５３に記載のデータ処理システム。
60. 【請求項６０】前記STOUCH命令に対応する前記バッファ
    の前記エントリが、少なくとも導出状態フィールドを含
    む制御タグを有し、そして該導出状態フィールドは、該
    エントリの前記投機タグによりエンコードされる投機が
    未導出、有効導出、及び無効導出のうちのいずれである
    かを示す請求項５９に記載のデータ処理システム。
61. 【請求項６１】前記STOUCH評価論理が制御論理を含み、
    該制御論理が、 前記STOUCH命令に関連する前記エントリの導出状態フィ
    ールドを、該エントリの投機タグによりエンコードされ
    る前記投機が未導出であることを示す値へセットし、 前記エントリの前記投機タグによりエンコードされた前
    記条件レジスタ・フィールドの投機状態の各々に対し
    て、該投機状態を該条件レジスタ・フィールドの実際の
    状態と比較し、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合しない場合
    に、前記エントリの前記制御タグの前記導出状態フィー
    ルドを、該エントリの該投機タグによりエンコードされ
    た該投機が無効と導出されたことを示す値へセットし、 前記条件レジスタ・フィールドの前記投機状態が該条件
    レジスタ・フィールドの実際の状態と適合する場合に、
    前記エントリの前記制御タグの前記導出状態フィールド
    を、該エントリの該投機タグによりエンコードされた該
    投機が有効と導出されたことを示す値へセットする請求
    項６０に記載のデータ処理システム。
62. 【請求項６２】前記STOUCH命令が、コンパイル時に前記
    命令のシーケンスへ挿入される請求項５０に記載のデー
    タ処理システム。