TW380238B - Information processing apparatus which accurately predicts whether a branch is taken for a conditional branch instruction, using small-scale hardware - Google Patents

Description

本發明所屬之技術分野 本發明係有關於微處理機等之資訊處理裝置，尤其， 有關於分支預測之改良技術。 習知技藝 於採用管路線（流水線）構造之微處理機等之資訊處理 裝置。由於分支命令（指令）之執行而使其控制之流向=分 支之場合，欲抑制其所產生之流水線之混亂的方法之一， 乃有分支預測。欲進行有高成功率之分支預測就需要在 每附帶條件分支命令（以下，簡稱4「分支命令」），預測 分支之成立或否。因此，在其方法上，乃考慮設置對應於 程式中之各分支命令之集中分支制資訊的分支預測表格 (圖表）。但是，由於在資訊處理裝置之内部，予以具有分 支預測表格之故，乃使其硬體增大。 因此，在資訊疼理裝置之内部，非固定性保持分支預 測資訊，而備有於分支命令本體，因之，乃提案可將在資 訊處理裝置所必要之硬體，抑制為最小限度之分支預測方 法（例如，在特開昭63-75934所開示之資訊處理裝置）。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 第1圖係表示，上述習知的資訊處理裝置用之分支命 令的格式。在該習知的資訊處理裝置，在分支命令40使其 具有1位元之分支預測資訊4〇b，而於分支命令4〇之解讀時 ，就依照該分支預測資訊40b，而從記憶體先取得其次應 執行之命令。然後，當分支命令40之執行終了時，即，予 以照5 (對證）其執行結果與分支預測資訊40b，若於預測 失敗之場合，就予以更新格納在記憶體之該分支命令40之 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -4-

i、發明説明（2 ) ' 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 分支預測資訊40b。依此而迴避在資訊處理裝置之内部設 置分支預測電纜。 但是’上述習知的資訊處理裝置，由於抑制在資訊處 理裝置上所必要之硬體規模，且分支預測之成功率較低之 故，乃隨著分支預測失敗之處分會頻繁產生之課題存在。 即，上述習知的資訊處理裝置，欲依據表示瞬前之執 行結果的1位元之分支預測資訊4〇b，而先取得其次之命令 時，例如，於分支之成立與不成立相互反復之場合，即， 所有之預測就會偏差。因此，每於執行如是之分支命令時 ，務必將先取得之命令作成無效化，乃妨礙資訊處理裝置 之執行的高速化。 本發明之目的 本發明係鑑於上述課題而進行者。係欲提供以小規模 之硬體就能予以實現，並且，能進行高成功（命中）率之分 支預測之資訊處理裝置，為目的。 本發明係欲提將上述資訊處理裝置，欲以軟體予以實 現之程式，及含有為上述資訊處理裝置之特有的分支命令 之命令群，予以記錄之記錄媒體，為第2目的。 解決課題之本發明裳置 欲達成上述目的，本發明有關之資訊處理裝置，乃是 將命令逐次予以執行之資訊處理裝置，其具㈣含有欲預 測分支之成立與否的分支預測資訊，與表示過去之分支結 果之資訊履歷資訊的分支命令之命令群，事 記憶裝置，欲解讀所讀出之命令是否為前述分令之命 本紙浪尺度制彳’關家鮮(210X 297公釐Γ— - Μ ^----—t------ir------線 If (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（3 ) 令解讀裝置。當所解讀之前述命令為分支命令之場合，即 ，控制前述命令查詢裝置，使其依據該分支命令之分支預 測 > 訊，而讀出其次應執行之命令的命令查詢控制裝置， 欲執行所解讀之前述分支命令之執行裝置，以前述分支命 令被執行之際的分支結果，及含在其分支命令之分支履歷 資訊為其根基，而生成新分支預測資訊之分支預測資訊生 成裝置，以前述分支命令被執行之際的分支結果，及含在 其分支命令之分支履歷資訊為其根基，而生成新分支履歷 資訊之分支履歷資訊生成裝置，以及將格納在前述記憶裝 置之前述分支命令之分支預測資訊及前述分支履歷資訊， 更新為依前述分支預測資訊生成裝置所生成之分支預測資 訊，及依前述分支履歷資訊生成裝置所生成之分支履歷資 訊之分支命令更新裝置，為特徵。 ^即，於本發明有關之資訊處理裝置，在分支命令之中 非僅為分支預測資訊，而亦含有表示過去之分支結果的分 支履歷資訊。而於分支命令被執行之場合，即，非僅為其 執行結果，亦經考慮含在當該分支命令之分支履歷資訊， 而予以更新當該分支命令之分支預測資訊，及分支履歷資 .訊由於此，非僅為瞬前之1次之執行結果，而亦進行以 其以刖之執行結果為根基之命令之先取’乃能實現此習知 為而成功（命中）率之分支預測。

J 該等分支預測資訊及分支履歷資訊，並非作成分支預 測表格而固定性放置在資訊處理裝置，而放置在格納於記 憶聚置之分支命令本體之故，欲實現該分支預測上，於資 本..氏張尺度適用中關γ縣·（ eNS )从規格（训公缝） ： ： I ^ ,1τ-----!*· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -6- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（4 訊處理裝置所必要之硬體規模，可為較小。於此，前述分 支履歷資訊，亦能作為對於具有該分支履歷資訊之分支命 令的過去之多數之分支結果，有關之概要亦可以。 由於此’分支履歷資訊，以較少之位元數而更能予以 反應過去之分支結果，同時，亦能防止因瞬前之例外性之 分支結果的影響之分支預測之混亂（成功率之下降），乃能 進行亦更考慮過去之分支結果之大局性的分支預測。 例外，前述分支履歷資訊，能對於前述分支命令於過 去’分支所成立之頻繁度為「極多」、「多」、「少」、 「極少」中之任一項，予以表示，而前述分支履歷資訊生 成裝置，在含於前述分支命令之分支履歷資訊，表示「極 少」、「少」、「多」之任一項，並且，前述分支結果為 「成立j之場合，即，分別生成表示「少」、「多」、「 極多」之新分支履歷資訊，而含在前述分支命令之分支履 歷資訊’乃表*「極多」、「多」、「少」之任一，並且 ’於前述分支結果為「不成立」之場合，gp，生成分別表 不「多」、「少」、「極少」之分支履歷資訊。由於此， 例如’僅依2位元之分支履歷資訊，亦有可能表示對於3次 以上之勿支結果的統計性概要。 又’前述預測資訊更新裝置，能僅於前述分支履歷資 訊表示「多」，並且，前述分支結果為「成立」之場合， 生成表示「成立」的新分支預測資訊，而亦能 ： 支履歷資訊表示「少」’並且，前述分支結果 」之場合’生成表示「不成立」之新分支預測資訊。 木紙張尺度適财關( CNsTA4ii7Ti〇x 297^t' Ί ^----—裝------訂------银 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -7- A7 A7 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製 ^ —--_______B7 之、發明説明（5 ) '-- 由於此，在分支結果之履歷與分支預測資訊之關係上 '會進行具有滞後現象之分支預測之故，其比僅以1位元 之刀支預測資訊為根基之分支預測之場合，不但，預測成 功率較南，又能防止由於以短週期反覆分支之成立，與不 成立而起的分支預測之混亂。 又刖述分支命令更新裝置，會生成含有依前述分支 預測資訊生成裳置，所生成之分支預測資訊，及依前述分 2屣歷貝訊生成裝置，所生成之分支履歷資訊之新分支命 7 ’並將該分支命令填寫在前述記憶裝置之該當處所者， 而前述該當處所，亦能以生成前述新分支命令之原有之分 支命令所被記憶之位置，作為該處所。 由於此，分支命令之分支預測資訊及分支履歷資訊， =以每其分支命令（與除去該等分支預測資訊及分支履歷 —貝訊之外的分支命令之其他位元一起），予以更新因之 若與將成為對象之分支命令，從記憶裝置予以讀出並予 變更之後，再予重寫之程序互相比較，即，其得以較短程 序予以更新分支預測資訊及分支履歷資訊。 又，刖述s己憶裝置含有，欲格納前述命令群之主記憶 部，對於格納在前述主記憶部之命令群的—部分的複製， 予以。己隐之現值§己憶部，於前述現值記憶部之内容被換寫 (改寫）之場合’而欲將其變更亦反應於前述主記憶部之内 容上之現值控制裝置。前述命令查詢裝置，能乃從前述現 值5己憶部讀出前述命令，而前述分支命令更新裝置，亦能 予以更新記憶在前述現值記憶部之分支命令的分支預測資 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21{}>< 297公楚） 1 · —裝------訂------银i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印^ A7 -------- B7 五、發明説明（6 ) 一 ~ - 訊’及分支履歷資訊。由於此，本發明有關之資訊處理裝 置，僅以更新能以高速存取之現值記憶體上的分支命令即 可’因之’執行速度就較快速。 又，前述預測資訊更新裝置，能僅於前述分支履歷資 訊表示「極多」，並且，前述分支結果為「成立」之場合 ，生成表示「成立」之新分支預測資訊。而前述履歷資訊 表示「極少」，並且，僅於前述分支結果為「不成立」之 場合，亦能生成表示「不成立」之新分支預測資訊。由於 此’上述滞後現象之程度會更加強之故，乃可實現對欲加 強抑制分支預測之混亂之系統的程式，為適宜之資訊處理 裝置。 又，前述分支履歷資訊，能表示對於前述分支命令， 於過去分支所成立之頻繁度為「多」或「少」。或前述分 支履歷資訊生成裝置，能僅於含在前述分支命令之分支履 歷資訊表示「少」’並且，前述分支結果為「成立」之場 合，生成表示「多」之新分支履歷資訊，而含在前述分支 命令之分支履歷資訊表示「多」，並且，僅於前述分支結 果為「不成立」之場合，生成表示「少」之新分支履歷資 訊。或前述預測資訊更新裝置，能僅於前述分支履歷資訊 表示「多」，並且，前述分支結果為「成立」之場合，生 成表示「成立」之新分支預測資訊，而亦能僅於前述分支 履歷資訊表示「少」，並且，前述分支結果為「不成立」 之場合，生成表示「不成立」之新分支預測資訊。 由於此，上述滯後現象之程度將更減弱之故，對於程 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 1 t· 1¾衣------，1T------^ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 —~------ - 一 B7 五、發明説明（7 ) — 式之執行結果敏感之分支預測’即’動態分支預測成為可 月b之同時’分支履歷資訊得以較少之位元數就可以，因之 ，於定義命令置位之場合的自由度將增大。 又’前述分支履歷資訊，亦能表示對於具有其分支履 歷資訊之分支命令，於過去之每一分支之分支結果，例如 ，前述分支履歷資訊為，表示瞬前及第2次前之分支結果 的2位元，而前述分支履歷資訊生成裝置，亦能使用前述 分支命令經執行之際的分支結果，予以生成新分支履歷資 訊。由於此，其並非為過去之多數的分支結果之概要，而 能以最新的相連續之各個分支結果，為根基而進行分支預 測之故，乃能實現亦考慮例外性之分支結果，而進行緻密 之分支預測之資訊處理裝置。 又，本發明不僅以硬體能予實現，並且，依軟體亦能 實現之」。即，能作分支預測，而將命令先讀取之微處理機 之動作，作模擬的程式予以記錄之記錄媒體。其係將前述 程式以從含有要預測分支之成立或否之分支預測資訊及 表不對於過去之分支結果之資訊的分支履歷資訊之分支命 令的命令群，予以事先記憶的記憶裝置，讀取其次應執行 之命令的命令查詢步驟、解讀所讀出之命令為前述分支命 令或否之命令解讀步驟，當解讀前述命令為分支命令之場 合，即，以該分支命令之分支預測資訊為其根基，而讀出 其次應執行之命令之分支預測步驟，欲執行所解讀之前述 分支命令之執行步驟，依據前述分支命令經執行之際的分 支結果，及含在該分支命令之分支履歷資訊，而生成新分 本紙張尺度適财關料（( 210x797^17 Γ „~ I--—装-- (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁}

、1T .1 線1 -10- 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 支預測資訊之分支預測資訊生成步驟，以前述分支命令經 執行之際的分支結果，及含在該分支命令之分支履歷資訊 為其根基’而生成新分支履歷資訊之分支履歷資訊生成步 驟，以及將格納在前述記憶裝置之前述分支命令的分支預 測資訊與分支履歷資訊，更新為依前述分支預測資訊生成 步驟，所生成之分支預測資訊’及依前述分支履歷資訊生 成步驟所生成之分支履歷資訊之分支命令更新步驟，能在 電腦予以執行為其特徵之記錄媒體。 又，依電腦所執行之命令群為所記錄之記錄媒體，而 於前述命令群中含有，欲預測分支之成立或否之分支預測 資訊’與具有表示對於過去之分支結果的資訊之分支命令 。刖述分支預測資訊乃是，具有該分支預測資訊之分支命 令’由前述電腦於最後所執行之際的分支結果，及分支履 歷資訊為根基’而所生成之值。前述分支履歷資訊乃是， 具有該分支履歷資訊之分支命令，由前述電腦於最後所執 行之際的分支結果，及分支履歷資訊為其根基，而所生成 之值，而有關對於該分支命令之過去的多數之分支結果的 概要之記錄媒體，成為其特徵。 或亦能作為依電腦所執行之命令群經被記錄之記憶媒 體。在前述命令群中含有，欲預測分支之成立或否之分支 預測資訊，及具有表示對於過去之分支結果之資訊的分支 履歷資訊之分支命令。前述分支預測資訊，係具有該分支 預測資訊之分支命令，由前述電腦於最後所執行之際的分 支結果’與为支履歷_貝訊為其根基’而所生成之值。前述 本紙垠尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（21〇>< 297公釐〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨裝------訂 丨線I, -11 - B7 五、發明説明（9 ) 分支履歷資訊，係具㈣分支難f訊之分支命令，前述 電腦於最後所執行之際的分支結果，與分支履歷資訊為其 根基’而所生成之值，而以表示對於該分支命令之過去的 每-分支之分支結果，為其特徵之記錄媒。由於此，上述 第2目的就能達成。 如上述，依本發明，即，以小規模之硬體，或軟趙就 月匕予以實ί見it且’ i實現可作高成功率之分支預測之高 機能的微處理機，及假想機器等，是故，其實用性效果甚 大。 實施例 以下，參照圖面說明有關本發明之資訊處理裝置的實 施例。 (資訊處理裝置之構成） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第2圖係表示有關本發明之資訊處理裝置1〇〇之構成的 方塊圖。本裝置100乃將事先所準備之32位元固定長之命 令，逐一予以查詢、解讀、執行之處理機系統，係由主記 憶體9、現值裝置11、命令查詢器12、命令暫存器η、命 令解讀器14、命令執行器15、位址控制器8、程式計數器 群1〇、位址生成器19、分支履歷資訊生成器丨6、分支預測 資訊生成器17、以及分支命令更新器18，所構成。該等各 構成要素8〜19，係與未圖示之時鐘信號同步動作。又， 構成要素12〜18乃構成4段之管路線（流水線）。即，命令 查詢器12構成管路線之查詢（IF)階段，命令暫存器η與命 令解讀器14構成管路線之解讀（DEC)階段、命令執行器 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X 297公釐） -12- 經濟部中央標隼局員工消費合作杜印製 A 7 、 _____B7 五、發明説明（10 ) 、分支履歷資訊生成器16、分支預測資訊生成器17、及分 支命令更新器18，乃構成管路線之執行（EX)階段，而命令 執行器15與分支命令更新器18，乃構成管路線之記憶存取 (MEM)階段’於各階段之處理乃在1時鐘週期内，獨立並 且並列予以進行之。主記憶體9為DRAM等，而格納成為 本裝置100之執行對象的命令列（程式）。在該程式乃含有 於本裝置100特有之分支命令》 第3圖係表示該分支命令之格式。分支命令2〇，乃由13 位元之操作碼（op C〇de)2〇a、1位元之分支預測資訊2〇b、2 位元之分支履歷資訊20c、及16位元之分支處（分支目的地 )位址20d所成。操作瑪（運其碼）2〇a，係表示欲識別（辨認） 該命令之運算碼（operation code: op c〇de)，及分支條件等 。分支預測資訊20b，係該分支命令於其次所執行之場人 ，欲預測該分支當成立或否者。在具體上，該分支預測資 訊20b與其預測内容之關係，為如下之預測： (1) 當分支預測資訊20b為「0」之場合，分支為「不 成立」。 (2) 當分支預測資訊20b為「1」之場合，分支為「成 立J ° 分支履歷資訊20c，係相當於將該分支命令之過去的 多數之分支結果，予以簡要之資訊（作統計性整理之資訊） 。在具體上，該分支履歷資訊20c與於過去分岐成立之頻 繁度（與不成立之場合相比較之頻繁度）的關係，為如下所 示0 本紙張尺度適用中賴家縣（CNS ) A4規格（2iqx 297公屢） ^----—裝------、1τ------^ II (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -13 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 1 '

_____ ___________________ I 五、發明説明（1〇 - (1) 當分支履歷資訊2〇c為「00」之場人， 芍極少」。 (2) 當分支履歷資訊20c為「01」之場人， ° 马 少」。 (3) 當分支履歷資訊20c為「10」之場人， ° 馬 多」。 (4) 當分支履歷資訊20c為「11」之場合，為「極夕 分支處（分支目的地）位址20d，為於分支成立之尸濟 分支之位址’即’表示有放置其次應執行之命令的主記= 體9上之位址❶又’於分支不成立之場合，即，其次應^ 行之命令’乃是放在該分支命令之瞬後之命令。 現值裝置11 ’係欲使命令查詢器12對主記憶趙9之存 取’予以高速化者，乃由現值記憶體Ua、標識記憶體Ub ，及現值控制器11c所構成。現值記憶體113為311八1^等， 係將放置在主記憶體9之程式的一部份，而以所謂之現值 區段為單位’予以格納之高速記憶體。標識記憶體1比係. 要記憶由該現值區段之位址等所成之標識文件目錄（tag directory) 〇 現值控制器lie ’係將從命令查詢器12所輸出之位址 ’與標識記憶體1 lb之内容，予以比較並檢出有否現值命 中（成功）’若於命中（成功）之場合，乃將依命令查詢器12 對現值記憶體11 a之存取，予以有效化。另方面，於未命 中（未成功）之場合’乃依LRU(Least Recently used)算法， 而將現值區段予以置換。於現值區段被置換之場合，即， 以背面書寫方式而將該現值區段寫入於主記憶體9，就能 保持現值記憶體1 la與主記憶體之内容的一貫性。 命令查詢器12，係要先取得其次應解讀而執行之命令

本^中國國 丨 〇 x 297 公;tT ~^ ~^--IT------.^—Λ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -14- A7 五、發明説明（l2 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 =乃將從查詢用命令計數器10a所傳送來的查詢位址， 2出至現值裝置11，而將對應於該位址之命令，從現值記 （或主記憶體9)予以讀出，並暫時性保持於内部之 ° :緩衝器12a。命令緩衝器12a，係欲保持所先取得之1 個命令的暫存器（寄存器）^ 命^暫存器13，係欲保持成為解讀之對象的i個命令 ^暫存器，*將被命令緩衝1112a所先取得之命令，於其 人之時鐘週期予以讀出，並於解讀期間中將該命令予以保 持在第2圖係表示於命令暫存器i 3保持分支 的格納内容。 、。 命令解讀器14 ’乃由格納微程式之ROM等所成，係 要解讀保持在命令暫存器13之命令的操作仙a ,並將里 結果作為控制信號141，而輸出至命令執行器15。又，= 解讀對象為分.支命令之場合，乃介著信號線142而將該分 支命令之分支制資訊13b，通知予命令執行心及位址 控制器8。 位址控制器8，乃以從命令解讀器14及命令執行器15 來之通知為根基，而控制位址生成器19及程式計數器1〇， 是故’更新構絲式特群攸玲計數^查㈣命令計 數器10a、解讀用命令計數器·、執㈣命令計數器 之數值。 其結果，在查詢用命令計數器1〇a上，乃保持著有放 置格納在命令緩衝器12a之命令的主記憶體9上之位址（查 *旬位置）’在解讀用命令計數器1〇b上，乃保持著有放置保 請 閱 背 έ 5

項 ϊ 再 4 I I裂 頁 I 訂 I 線 本紙張尺度適财關家標準（CNS) Μ規格（2丨⑸297公廣） -15- 、發明説明（13 ) 持在命令暫存器13之命令的主記憶體9上之位址（解讀位址 )，而在執行用命令計數器l〇c，乃保持著有放置於命令執 行器15所執行之命令之主記憶體9上的位址（執行位址）。 位址生成器19，乃由ALU及選擇器等所成，係在位址 控制器8之控制之下，而對程式計數器群1〇之各計數器1〇& 10c予以增量，或將分支處位址13d寫入於查詢用命令計 數器10a，或予以無效化。 命令執行器15，乃依照從命令解讀器14來的控制信號 141，而控制包含在内部所具有之汎用暫存器及演算器等 之各構成要素，因此，對應於各命令之演算及資料（數據） 轉送等，乃予以執行。又，命令執行器15，於所執行之命 令為分支命令之場合，即，介著信號線151而將其執行結 果（分支成立或否），通知予分支履歷資訊生成器16，及分 支預測資訊生成器Π，同時，為分支預測偏離之場合的處 分（penalty)處理（對命令暫存器13所轉送之命令的無效化 ，以及依據執行結果之本來的分支處命令之查詢）上乃 比較其執行結果與分支預測資訊13b，並將該結果（預測命 中/偏離）介著信號線152通知予命令解讀器14及位址控制 器8。 " 分支履歷資訊生成器16,於分支命令由命令執行器15 所執行之場合，乃以含在該分支命令之分支履歷資訊Be ，及其執行結果（分支之成立或否）為其根基，而判斷是否 應變更該分支履歷資訊。若為應變更之場合，即，生成新 分支履歷資訊，並將其判斷結果（「應維持其原狀」， 經濟部中央標隼局員工消费合作杜印製 A7 —-— ___B7 五、發明 1^7 14 ) ' ~ --- 「已予以更新」及新分支履歷資訊輪出至分 新器18。 分支預測資訊生成器17，於分支命令由命之執行器b 所執行之場合’就以含在該分支命令之分支履歷資訊以 ，及其執行結果（分支之成立或否）為其根I，而判斷是否 應變更該分支預測資訊。若為應變更之場合，即，生成新 分支預測資訊，並將其判斷結果（「應維持其原狀」，或 「已予以變更」）’及新分支預測資訊輸出至分支命令更 新器18。 第4圖係表示，分支履歷資訊生成器16及分支預測資 訊生成器17之輸出入關係的真理值表。即，輸入值攔，係 表示分別輸入於分支履歷資訊生成器16，及分支預測資訊 生成器17之分支履歷資mhiH()，以及執行結果χ之所有的 組合’而輸出值之分支履歷資訊ΝιΝ〇欄，係表示對於左 攔之各輸入值之組合’分支履歷資訊生成器16欲輸出之新 分支履歷資訊。輸出值之分支預測資訊F欄，乃表示對於 左欄之各輸入值的組合，分支預測資訊生成器17欲輸出之 新分支預測資訊。又，圖中之符號「—」為該值不具有意 義’即，表示分支履歷資訊生成器16(或分支預測資訊生 成器17) ’將分支履歷資訊（或分支預測資訊）之「應維持 其原狀」之訊息，而使用其他信號線通知予分支命令更新 器18。 第5圖係表示分支履歷資訊生成器16之詳細電路。分 支履歷資訊生成器16，係對於3位元之輸入信號（分支履歷 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） * I姑衣 _ 訂-------線丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -17- A7 B7 經濟部中央揉準局員工消费合作社印製 五、發明説明（15 ) —- 資訊H|H〇 ’及執行結果X)，而以將3位元之信號（分支履歷 資訊N1N0，及表示「應維持其原狀」之訊息的資訊M1)輸 出至分支命令更新器18之組合的邏輯電路予以實現之。 第6圖係表示分支預測資訊生成器17之詳細電路。分 支預測資訊生成器17 ’對於3位元之輸入信號（分支履歷資 訊Η,Η。，及執行結果χ)，而以將2位元之信號（分支預測資 訊F及表示將該資訊「應維持其原狀」之訊息的資訊μ。) ，輸出至分支命令更新器18之組合的邏輯電路，予以實現 之。又，上述資訊Μι及，於上述各種資訊為「應維持 其原狀」之場合’乃為邏輯值「1」。 第7圖係以分支履歷資訊（2〇c)之值，作為其狀態時之 分支命令20的狀態遷移圖。同時，表示在第4圖所示之分 支履歷資訊，及分支預測資訊之更新算法之圖面。圖中之 4個摘圓，乃相當於2位元之分支履歷資訊所能取得之值（ 狀態），其實線之遷移箭頭係表示執行結果為分支成立q 」之場合，而虛線之遷移箭頭線係表示執行結果為分支不 成立「〇」之場合的遷移方向。又，分支預測資訊有明確 f生之輸出（變更）之場合，乃添加記載於遷移箭頭線 30b)之橫方向處。 例如，於執行前之分支履歷資訊為「1〇」（在過去分 支為成立之頻繁度，為「多」）’而該分支命令之執行結 果為成立「1」之場合，分支履歷資訊生成器16乃將新分 支履歷資訊「11」（在過去分支為成立之頻繁度，為「極 多」，輸出至分支命令更新器18，同時，分支預 訊生

； I^衣 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 i ^ —J. I n J— I--- • - - I I 二 -18- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 __^_B7 五、發明説明（ιό ) 成器Π，就輸出新分支預測資訊「1」（成立）至分支命令 更新器18。 分支命令更新器18，乃以從分支履歷資訊生成器π而 來之信號、Ν〇、’從分支預測資訊生成器17而來之 信號F、M0、以及執行用命令計數器i〇c之值為其根基， 予以更新該執行用命令計數器1 Oc之值，所示之現值記憶 體11a(或主記憶體9)上，而放置在位址之分支命令的上位 16位元（操作碼20a、分支預測資訊20b、及分支履歷資訊20c) 。但是，從分支履歷資訊生成器16及分支預測資訊生成器 17之雙方’接收到將各資訊「應維持其原狀」之訊息的通 知之場合，及接收到由命令執行器15所執行之命令為非分 支命令之訊息的通知之場合’分支命令更新器18對於上述 主記憶體9(或現值記憶體11a)，不會產生任何動作。 第8圖係表示分支命令更新器18之詳細構成之方塊圖 。分支命令更新器18’乃由分支命令記憶部i8a、更新判 斷部18b、命令生成部18c、及位址閘栅部18d，所構成。 分支命令記憶部18a，係在命令暫存器13於每次格納 新命令時’就取得該命令之上述16位元（該命令若為分支 命令之場合，即’由操作碼13a、分支預測資訊13b、及分 支履歷資訊13c所成之16位元），而予以記憶之隱含指令緩 衝器（cue buffer)。其保持位於解讀階段及執行階段之2個 命令之各上位16位元。 更新判斷部18b，係從分支履歷資訊生成器16取得有 關，有無更新分支履歷資訊的信號，並從分支預測資 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0x 297公釐） —---------裝------訂------線 ί. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -19- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A 7 *__—_ B7 五、發明説明（17 ) 訊生成器17取得，有無更新分支預測資訊之有關信號m〇 ，而以各自之信號為根基’控制於命令生成部l8c之新分 支命令之生成’或控制由位址閘栅部18d之位址的輸出允 許或否。 命令生成部18c ’由於對於記憶在分支命令記憶部i8a 之2個16位元命令之中，先予格納者（其相當於瞬前所執行 之分支命令之上位16位元之部份），而將從分支履歷資訊 生成器16及分支預測資訊生成器π所輸出之新分支履歷資 訊^^丨!^ ’及新分支預測資訊F，予以再寫，是故，乃生成 現值裝置11(或主記憶體9)上之應更新之分支命令的上位 16位元之部份。但是，若從更新判斷部i8b接收「應維持 其原狀」之訊息的信號（M!及M〇)之場合，即，對應於該 信號之分支履歷資訊及（或）分支預測資訊，就不予更新。 位址閘柵部18d ’於輪入至更新判斷部1朴之2個信號 Μ,’Μο中’最少有1個為表示「已予以更新」之訊息之場 合’就將執行用命令計數器l〇c之值輸出至現值裝置U。 如是，分支命令更新器18 ’於由於命令執行器15所執 行之分支命令之分支預測資訊20b，及分支履歷資訊20c之 中，最少有一方需要予以變更之場合，即，由於在放置於 現值記憶體11a(或主記憶體9)之該分支命令的上位16位元 之部份，將新16位元予以再寫，是故，乃將分支命令2〇本 身予以更新。 於此’依上述分支履歷資訊生成器16、分支預測資訊 生成器17、及分支命令更新器18之分支履歷資訊及分支預 本紙張尺度適财關家鮮（CNS )八4祕（210^97公釐） --Γ---!----1¾衣------訂------線—，-. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁j -20- 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 ~一 — B7 _ ·" 五、發明説明（18 ) 測資訊的具體性變化，依照第7圖之狀態遷移圖予以例示 ，如下。 現在，該分支履歷資訊2〇c為「〇〇」，而分支預測資 訊20b為「0」之分支命令2〇，作反覆執行。即， 第1次之執行結果，為分支成立之場合，即，分支履 歷資訊20c乃被更新為「01」，而分支預測資訊2〇b不變化 〇 第2次之執行結果，為分支成立之場合，分支履歷資 訊20c乃被更新為「1〇」，而分支預測資訊不變化。 第3次之執行結果為分支成立之場合，即，分支履歷 資訊20c乃被更新為「丨丨」，而分支預測資訊2〇b被更新為 「1」。 第4次之執行結果為分支不成立之場合，即，分支履 歷資訊20c就被更新為「1〇」，而分支預測資訊2〇b不變化 〇 第5次之執行結果為分支不成立之場合，即，分支履 歷資訊20c就被更新為「01 J ’而分支預測資訊20b不變化 〇 第6次之執行結果為不分支成立之場合，即，分支履 歷資訊20c被更新為「〇〇」，而分支預測資訊2〇b就被更新 為「〇」。將上述之例示，在取分支預測資訊2〇b之值為縱 轴’而取分支履歷資訊20c之值作為橫軸之座標系統上， 予以標記就成為在第9圖所示之圖表。 由該圖表可知，就分支之成立為連續之場合，分支預 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS ) A4規格（210X297公釐） : ： —裝------訂------線一, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（19 ) 測訊20b從「〇」變化至「丨」之場合的分支履歷資訊2〇c的 遷移處所，與於分支之不成立為連續之場合，分支預測資 訊20b從「1」變化至「〇」之場合的分支履歷資訊2〇c之遷 移處所相異《即，分支履歷資訊2〇c由所變化之方向之不 同’而使分支預測資訊20b欲反轉之臨界值相異。因為， 以分支結果之履歷作為輸入，並於決定分支預測資訊2〇b 之影像上’ 3忍為有滯後現象存在之故。即，表示在過去， 於分支成立之頻繁度與不成立之頻繁度上，若無顯著之差 存在時，即’應尊重（維持）其原有所作之分支預測。 由於該滞後現象（hysteresis)，因例外性所發生之分支 而使为支預測資訊2 0 b混亂之不適切性，或於反覆分支 成立與不成立之場合，所有之分支預測均偏離之不適切性 ，均能予避免，尤其，於控制系統之程式上的分支預測之 命中（成功）率，將提高。 (資訊處理裝置100之動作）： 其次，對於如上述所構成之資訊處理裝置1〇〇之動作 ，而以具體性之分支命令被執行之場合，作為其例予以說 明之。 第10圖係表示於資訊處理裝置100之管路線（pipe Hne) 處理之流程。現在，該放置在主記憶體9之分支命令的分 支預測資訊20b，及分支履歷資訊2〇(；之初期值，分別為「 〇」及「οι」。又，該等初期值，由原始程式（原程序）(s〇urce program)之靜態性解析，而生成編譯程序（c〇mpiler)。而 後，3有該分支命令之現值區段（cash block)，乃從主記 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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，1T .丨線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -22- A7 B7 經濟部中央標準局負工消費合作社印裝 五、發明説明（2〇 憶體9被讀出並放置予現值記憶體lla。 (1)IF階段： 該分支命令由於命令查詢器12,而於時鐘週期丨之後 半lb，乃從現值記憶體lla被讀出，並予以格納在命令緩 衝器12a。 (2)DEC階段·· 於其次之時鐘週期2之前半2a，被命令緩衝器12a所先 讀出之分支命令，就被轉送至命令暫存器13，並由命令解 讀器14所解讀。 在具體上，命令解讀器14由於解讀保持在命令暫存器 13之操作碼（演算碼）13a，是故，乃判斷解讀對象為分支 命令，而將欲予進行分支條件之判斷的控制㈣，輸出至 命令執行器15之同時’乃將保持在命令暫存器此分支預 測資訊13 b，通知予位址控制器8。 位址控制器8’由於所通知之分支預測資訊m為「〇 」之故’乃制該命令之執行結果為分支不成立，並予控 制位址生成器19’因之’將查詢用命令計數器1〇a之值， 予以增加。其值（查詢位址）乃經過命令查詢器12，而輸出 在現值裝置11。 其結果，於該時鐘週期2之後半2b的IF階段上，後續 於該刀支叩亍之命令，乃依命令查詢器12予以讀出並予 格納在命令緩衝器12a。如是，亦無關在分支命令為被執 仃之刖，而依據具有分支命令之分支預測 資訊的其次命令 之先讀出，乃被進行。 r ΐ —坤衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，1Τ

-23- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _________B7 五、發明説明（21 ) (3) EX階段： 在後續之時鐘週期3之前半3a，命令執行器15,予依 照從命令解讀器14而來之控制信號，進行該分支命令之條 件判斷’並將該執行結果（分支之成立或否）通知予分支履 歷資訊生成器16，及分支預測資訊生成器17，同時，將該 預測結果（是否命中）通知予命令解讀器14，及位址控制器 8 ° 然後’於該時鐘週期3之後半3b，分支履歷資訊生成 器16及分支預測資訊生成器17，接收上述通知之同時，而 獲得格納在命令暫存器13之分支履歷資ii3C，並依照在 第7圖所示之遷移，而分別生成新分支履歷資訊，及分支 預測> sfl (或為其原狀），而將其結果，通知予分支命令更 新器18。接收新分支履歷資訊’及（或）分支預測資訊之通 知的分支命令更新器18,就生成具有該等資訊之新分支命 令之上位16位元。 又，於上述預測未命中（成功）之場合，即，於該時鐘 週期3之後半3a，就進行依命令執行器15,及命令查詢器12 所作之處分（penalty)處理（轉送至命令暫存器13之命令的 無效化，及以執行結果為根基的本來之分支處命令之查詢） 〇 (4) MEM階段 於時鐘週期4，當分支命令更新器18接收到，從分支 履歷資訊生成器16，及分支預測資訊生成器17而來的分支 預測資訊20b，及分支履歷資訊20c中，最少有！個「已予 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) Α4規格（210X29*7公釐） ； *^. ,1T------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 A 7 _________B7 五、發明説明（22 ) 以更新」之訊息之通知的場合，即，將於瞬前之時鐘週期 3b所生成之分支命令的上位16位元部份，再寫入於格納在 執行用命令計數器10c之執行位址所表示之現值記憶體 11 a(或主記憶體9)上的分支命令上。 如是含有所更新之現值記憶體lla上之分支命令之現 值區段，於從現值記憶體丨丨a被消去之前，即，依現值控 制Isllc而寫入於所對應之主記憶體9上之位置。由於此， 該分支命令雖再度從主記憶體9被讀出並被執行之場合， 即，含在該分支命令之分支預測資訊2〇b，及分支履歷資 訊20c ’乃被保證為依據過去之分支結果的有效之資訊。 如上述，於本裝置1〇〇，每一分支命令之分支履歷資 訊與分支預測資訊，並非專用之記憶圖表，而被保持在其 分支命令本趙上。因此，其比將對於多數之分支命令的分 支履歷資訊’及分支預測資訊，以固定性具傷在資訊處理 裝置⑽之㈣之場合，其在資訊處理裝置100所必要之硬 體的規模，可為較少。 又，於本裝置100 ’其分支命令並非僅為丨位元之分支 預測資訊’而具有表示對於多數次之分支結果之簡要的2 位7L之刀支履歷資訊，並以該分支履歷資訊與瞬前之分支 結果為其根基，而可進行具有滯後現象之分支預測。因之 ，其與僅以1位元之分支預測資訊為根基之分支預測之場 。相比即並非單純之僅為預測命令（成功）率提高，並 且能進行不易受到，因例外性所發生之分支之惡影響的確 實之分支預測。 |_, , -¾衣------ΐτ------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -25- A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（23 又，於本實施例，主記憶體9為DRAM等，而現值記 憶體Ua乃由SRAM等戶斤成，惟，本發明並非僅限定於該 等者。例如，主記憶體9’以硬碟等之不揮發性之記憶裝 置亦可以。由於此，裝置之電源雖被切斷之場合由於以 其以前之執行結果為根基之分支預測資訊2〇b，及分支履 歷資訊20c ’經保存在硬碟等之故，於其次之再執行時， 就不必積蓄分支履歷資訊，而可開始有效之分支預測。 (第1變形例）： 其次，表示上述實施例之資訊處理裝置丨〇〇的變形例 。在上述實施例，如在第7圖所示’分支預測資訊設定為 ’分支履歷資訊僅從「多」遷移至「極多」之場合「成立 」，並且，分支履歷資訊僅從「少」遷移至「極少」之場 合’設定為「不成立」。 其乃如添加記載在第1丄圖上之狀態遷移圖上之遷移箭 頭線31a、31b，而能變形為分支預測資訊僅設定為，分支 履歷資訊滞留於「極多」之場合，(即，分支履歷資訊為 「極多」的分支命令之執行結果，成為「成立」之場合） ，為「成立」，而分支履歷資訊滞留於「極少」之場合， .(即，分支履歷資訊為「極少」之分支命令的執行結果， 成為「不成立」之場合），僅設定為「不成立」，而在其 他之遷移之場合，即，不變化的更新算法。其予以變更構 成刀支預測資訊生成器17之組合邏輯電路上之結線，就能 容易予以實現。 該第1變形例，以比較第7圖及第u圖可知，其相當於 本紙張尺度制中國國家鮮（cNS ) Α4· (7^< 297公着） Γ J----1¾ 衣------、1T------0 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -26- 五、發明説明（24 A7 B7 將上述之呼後現象之程度，比上述實施例之場合予以加強 者。即，對於實際所產生之分支結果的成立或否之偏差， 分支預測資訊成為不㈣化。由於此，乃能實現欲加強抑 制分支預測資訊之縣的系統，及不輕分支賴資訊之 變化的系統，例如’欲維持依靜態性資訊而決定初期值之 需求性’比以執行時之動態性事象為宜之系統的，適宜之 資訊處理裝置。 (第2變形例）： 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 人’在上述實施例，分支履歷資訊為2位元，但，亦 容易將其變形W位元。第12圖係表示，將分支履歷資訊 作為1位元之場合的分支履歷資訊之更新算法的狀態遷移 圖。分支履歷資訊屬於「多」與「少」之任一狀態，而 狀態分別表示該分支命令之瞬前之執行結果為「成立」 「不成立」。分支預測資訊如添加記載於遷移箭頭線32a ，當分支履歷資訊滯留於「多」之場合(分支履歷資訊為 多」之分支命令的執行結果，成為「成立」之場合）， 僅設定為「成立」。又，如添加記載於遷移箭頭線32b， 當分支履歷資訊成為滯留於「少」之場合（即，分支履歷 資訊為「少」之分支命令的執行結果，成為「不成立」之 場合）’僅設定為「不成立」，而在其他之場合，即，不 變化：由於此，分支預測資訊’於分支命令之執行結果反 覆於成立」與「不成立」之場合，即，不變化，惟，於 同一結果為連續之場合，就設定切應於該結果之值。 如是之第2變形例，係削減實施例之分支履歷資訊生 各 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X 297^^

-27- A7 B7 經濟部中夬榡準局員工消費合作社印製 五、發明説明（25 ) 成器16’及分支預測資訊生成器17之邏輯電路，其以變更 結線就能谷易予以實現之。 該第2變形例’予以比較第7圖及第丨2圖可知，係相當 於減弱上述之滯後現象之程度之場合。即，其比上述實施 例之場合’其分支預測資訊之變化，對分支履歷資訊之變 化成為較敏感。由於此’其比上述實施例之資訊處理裝置 100 ’更此實現對程式之執行結果較敏感的，即，適合於 例外處理較多之實時處理性較強之系統的資訊處理裝置。 又’該第2變形例’其分支履歷資訊以1位元就可以，是故 ，能使編碼尺寸予以縮小化，並能增加於定義命令置位( 操作碼之測繪）之場合的自由度。 (第3變形例）： 上述實施例及2種變形例，係將具有對於過去之分支 結果的統計性簡要之分支履歷資訊的分支命令，予以執行 之資訊處理裝置，不過，亦容易將其變形為具有由對應過 去之各分支之位元的集合所成之分支履歷資訊之分支命令 ，而予以執行之資訊處理裝置。即，將在上述實施例之資 讯處理裝置1〇〇上的分支履歷資訊生成器16，及分支預測 資訊生成器17之機能（輪出入變換算法），予以變更，就可 實現將該分支命令之過去的多數次之執行結果，而以其原 狀所示之集合作為分支履歷資訊，並予保持之分支命令’ 予以執行之資訊處理裝置。 第13圖係有關於第3變形例之資訊處理裝置的分支履 歷資訊生成器，及分支預測資訊生成器，作更新算法之真 公楚） ----------—裝------訂------線 _ t. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -28- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ‘ —_________B7 五、發明説明（26 ) 理值表，乃對應於上述實施例上之第4圖。 在第3變形例與上述實施例相異，其分支命令所具有 之2位元的分支履歷資訊2〇c，其下位位元H〇乃表示該分支 命令·之瞬前之執行結果（「丨」為「成立」、「〇」為「不 成立」）’而上位位元士即表示該分支命令之第2次前之執 行結果。 該第3變形例之分支履歷資訊生成器為2位元之隱含（ 尾接）指令緩衝器。當從命令執行器15通知新執行結果χ 時，就將原來所保持之2位元HiHq，予以移動至上位方向 ，並且，將該新執行結果X輸入於下位位元N〇，而生成新 分支履歷資訊Ν,Νο。 第3變形例之分支預測資訊生成器，在原則上，係將 分支命令所欲執行之瞬前之2位元的分支履歷資訊ΗιΗβ， 及從命令執行器15所通知之執行結果χ’予以加合之共計 3位疋之值之中，而將較多邏輯值（例如，於ΗθρΟΙ，而 Χ—1之場合為「1」）作為新分支預測 資訊F ’而予以生成 。不過’以例外者為，僅於該等3位元HiHqX取交互反轉 之邏輯值之場合，即，將其反轉欲繼續之邏輯值（於 士1^}(=〇1〇之場合為「〗」、HiH〇x=1〇12場合為「〇」）， 作為新分支預測資訊F，而予以生成之。因為，在原則上 ，將過去3次之執行結果上，較多者之結果（「成立」或「 不成立」），採用作為其次之分支預測，但，僅於過去3次 之執行結果’以「成立」與「不成立」交互反覆之場合， 作為例外’認為其反覆將繼續而作其分支預測。 本紙張尺度相中 .. I 訂 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -29- 經濟部中央標率局員工消費合作衽印製 A7 ~-----------B7_ 五、發明説明（27 ) ~ ' 第14圖係表示第3變形例之分支履歷資訊，及分支預 、厂貝訊之更新算法的狀態遷移圖。本圖係對應於上述實施 例之第7圖’惟’在遷移箭頭線上有添加記載之數值，係 表不引起其遷移之原因（即，其分支命令之執行結果X之 值），以及表示隨著其遷移而從分支預測資訊生成器，所 輪出之新分支預測資訊之值。 例如，現在，分支履歷資訊20c為「00」，而分支預 測資訊2Gb為「〇」之分支命令2()，反覆予以執行時，即， 第1次之執行結果為分支成立（未命中）之場合，分支 履土資訊20c被更新為「〇1」，而分支預測資訊被設 定為「0」（不變化）。 第2人之執行結果為分支不成立（命中）之場合，分支 履歷資訊20c被更新為「1〇」，而分支預測資訊2〇b被變更 為「1」。 第3人之執行結果為分支成立（命中）之場合，分支履 歷資訊20c被更新為「〇1」’而分支預測資訊雇被設定為 「0」° 第4人之執行結果為分支不成立（命中）之場合，分支 履歷貝訊20c被更新為「1〇」，而分支預測資訊2〇b被變更 為「1」。 如是，依據第3變形例有關之資訊處理裝置，在原則 上，乃以過去之分支結果為根基進行分支預測，但於分支 之成立與不成立交互反覆之場合’即，與上述實施例相異 ’乃認為其套環現象將反覆之下進行分支 因此，於如是 本紙張尺度適用中國國家標 --=----------裝------訂------線I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -30- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ' -----B7 ‘ 五、發明説明（28 ) 之特殊的程式的流向上，其分支預測亦會命中（成功）。 以上’對於本發明有關之資訊處理裝置，以1種實施 例及3種變形例予以表示，但，本發明並非限定於此者。 對於欲決定分支預測資訊之條件（分支履歷資訊之值與分 支結果之組合）’欲更新分支履歷資訊之算法、分支履歷 資訊之位兀數等，即，組合所能取得之值，就能容易成為 其他之變形例，亦十分明確。 例如’對於分支履歷資訊’亦能分配3位元而將深遠 之分支履歷的簡要，以8階段予以表示之。由於此，就更 能提尚命中（成功率）並能進行更敏細之分支預測。但是， 於1個分支命令所佔有之欲作分支預測之位元數，予以增 多之場合’即’於欲定義命令置位之場合的自由度等上， 需要有所犧牲之故，該等之位元數應從預測命中率及應裝 備之命令的種類之權衡上予以決定之。又，上述實施例及 變形例之構成要素，均以邏輯電路予以實現為其前提，而 作說明，但是，本發明不僅依硬體予以實現，並且亦能以 軟體予以實現’亦十分明確。 在具體上，在上述實施例之資訊處理裝置100的構成 要素之中，欲格納命令及數值之記憶裝置9, 11a, lib，12a ，13 ’ l〇a〜l〇c等，分配在變數及資料領域，而將所餘之 控制裝置8 ’ 11c ’ 12 ’ 14〜19等之機能，即，使用程式語 言予以記述就可以。由於此’本發明有關之資訊處理裝置 ，就能作為收訊用之電腦所執行之模擬程式或假想機器， 予以實現之。欲實現如是之本發明有關之資訊處理裝置的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ,--------—裝------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買) A7 A7 經濟部中央梯率扃負工消費合作社印裝 B7 ----- —— --------— 五、發明説明（29 ) ~~~~~~~ 程式’可格納在CD-ROM等之記錄媒體，予以分配（分佈） 、流通。 又’在上述實施例及變形例之分支命令，乃與在第i 圖所示之習知的命令格式相異，例如，在第3圖所示之命 令格式般’具有所謂之分支履歷資訊之本發明固有的資訊 。具有該特徵性之構造的分支命令，乃是本發明所固有， 而含有如是之分支命令的命令群（程式），係與上述程式同 樣’亦可介著快速磁碟等之記錄媒體，及通行線路等，予 以分配（分佈）、流通，亦十分明確。 圖面簡要說明： 第1圖係表示習知之分支命令的格式（樣式）。 第2圖係表示本發明有關之資訊處理裝置的構成之方 塊圖。 第3圊係表示本發明有關之分支命令的格式。 第4圖係表示本發明有關之資訊處理襞置的分支履歷 資訊生成器16，及分支預測資訊生成器17之輪出入關係的 真理值表。 第5圖為該分支履歷資訊生成器16之詳細的電路圖。 第6圖為該分支預測資訊生成器17之詳細的電路圖。 第7圖係表示該分布命令之分支履歷資訊，及分支預 測資訊之更新算法之狀態遷移圖。 第8圖係表示該資訊處理裝置之分支命令更新器以之 詳細構成的方塊圖。 第9圖係表示該分支命令之分支預測資訊分支履歷 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（2丨OX 297公釐） -----,----—裝----^---訂------線ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁j -32- A7 B7 五、發明説明（3〇 ) 資訊、及分支結果之關係的圖表。 第ίο圖係表示在該資訊處理裝置上的管路線（流水線） 處理之流動。 第π圖係表示有關該資訊處理裝置之第1變形例的分 支命令之分支履歷資訊’及分支預測資訊之更新算法的狀 態遷移圖。 第12圖係表示有關該資訊處理裝置之第2變形例的分 支命令之分支履歷資訊’及分支預測資訊之更新算法的狀 態遷移圖。 第13圖係表示有關該資訊處理裝置之第3變形例的分 支命令之分支履歷資訊’及分支預測資訊之更新算法的真 理值表。 第14圖係表示有關該第3變形例之分支命令的分支履 歷資訊’及分支預測資訊之更新算法的狀態遷移圖。 '--------------.玎------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -33 - A 7 B7 五、發明説明（31 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 8...位址控制器 9··.主記憶體 10…程式計數器群 10a.·•查詢用命令計數器 10b…解讀用命令計數器 iOc··.執行用命令計數器 11…現值裝置 lla...現值記憶體 lib…標識記憶體 11c···現值控制器 12…命令查詢器 12a...命令緩衝器 13…命令暫存器 13a，20a._.操作碼 13b，20b···分支預測資訊 13c，20c...分支履歷資訊 13d，20d.··分支處位址 14…命令解讀器 元件標號對照 15…命令執行器 16…分支履歷資訊生成器 17…分支預測資訊生成器 18…分支命令更新器 18a.分支命令記憶部 18b…更新判斷部 18c…命令生成部 18d…位址閘柵部 19…位址生成器 20…分支命令30a,30b,31a,31b,32a,32b …遷移箭頭線 40…分支命令（習知） 40b…分支預測資訊（習知） 100.·.資訊處理裝置 141…控制信號 142,151…信號線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ I 级 _·. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -34-

Claims (1)

1. 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A8 B8 , ， C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種資訊處理裝置，係用以逐次執行命令，包含有： 一記憶裝置，係事先記憶含有，具有欲預測分支 之成立或否之分支預測資訊，及表示對於其過去之分 支結果之資訊的分支履歷資訊之分支命令的命令群； 一命令查詢裝置，係欲從前述記憶裝置讀出其次 應執行之命令； 一命令解讀裝置，係欲解讀所讀出之命令，是否 為前述分支命令； 一命令查詢控制裝置，係前述命令經解讀為分支 命令之場合，即，以該分支命令之分支預測資訊為根 基，而控制前述命令查詢裝置，以期讀出其次應執行 之命令； 一執行裝置，係欲執行所解讀之前述分支命令； 一分支預測資訊生成裝置，係以前述分支命令被 執行之際的分支結果，及含在該分支命令之分支履歷 資訊，為其依據而生成新分支預測資訊； 一分支履歷資訊生成裝置，係以前述分支命令被 執行之際的分支結果，及含在該分支命令之分支履歷 資訊，為其依據而生成新分支履歷資訊；以及 一分支命令更新裝置，係將格納在前述記憶裝置 之前述分支命令的分支預測資訊，及分支履歷資訊， 更新為依前述分支預測資訊生成裝置，所生成之分支 預測資訊，及由前述分支履歷資訊生成裝置，所生成 之分支履歷資訊。 本紙浪尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --卜---r---^ -裝------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8

   訂 1 -36 - 申請專利範圍 訊 6.如申請專利範圍第5項所記載之資訊處理裝置，其中， 置’乃欲生成含有依前述分支預 i貝訊生成裝置，所生成之分支預測資訊，及由前述 歷資訊生成裝置，所生成之分支履«訊的新 A 並將該分支命令再寫於前述記憶裝置之該 二處所m於此所謂之前述該當處所為，生成該前述 裝 新分支命令之原有的分支命令，所記憶之位置。 7·如申請專利範圍第6項所記載之資訊處理裝置，其中， 前述記憶裝置含有： 一主記憶部，係欲格納前述命令群； 訂 一現值記憶部’係欲記憶對於格納在前述主記憶 部之命令群的一部份之複製；以及 -現值控制裝置’係於前述現值記憶部之内部被 換寫之場合’欲將該變更亦予以反應於前述主記憶部 之内容上； 而後’前述命令查詢裝置’就從前述現值記情部 讀出前述命令’而前述分支命令更新裝置，即，將記 憶在前述現值記憶部之分支命令的分支預測資訊，及 分支履歷資訊’予以更新。 8·如申請專利範圍第4項所記載之資訊處理裝置，I中， 前述預測資訊更新裝置，係僅於前述分支履歷資訊表 不「極多」，並且’前述分支結果於「成立J之場合 ’前述預測資訊更新裝置，就生成表示「成立J之新 ( cns ) (27^ϋΤ -37- 經濟部申央揉準局員工消費合作社印裝 申請專利範圍 分支預測資訊，而僅於前述分支履歷資訊表示「極少 」’並且，前述分支結果為「不成立」之場合，前述 預測資訊更新裝置，就生成表示「不成立」之新分支 預測資訊。 9·如申請專利範圍第8項所記載之f訊處理裝置，其中， 前述分支命令更新裝置，乃欲生成含有，由前述分支 預測資訊生成裝置，所生成之分支預測資訊，及依前 述分支履歷資訊生成裝置，所生成之分支履歷資訊之 新分支命令，並將該分支命令再寫於前述記憶裝置之 該當處所，而於此所謂之前述該當處所為，生成前述 新分支命令之原有之分支命令，所記憶之位置。 10.如申明專利虼圍第9項所記載之資訊處理裝置，其中， 前述記憶裝置含有： 一主記憶部，係欲格納前述命令群； 一現值記憶部，係欲記憶格納在前述主記憶部之 命令群的一部份之複製；以及 一現值控制裝置，係於前述現值記憶部之内容， 被換寫之場合，亦欲將其變更反應予前述主記憶部之 内容； 而前述命令查詢裝置’乃從前述現值記憶部讀出 前述命令，又，前述分支命令更新裝置，就更新記憶 在刖述現值記憶部之分支命令的分支預測資訊，及分 支履歷資訊。 11.如申請專利範圍第2項所記載之資訊處理裝置，其中， 令紙浪尺及適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐 -------------^------iT------分 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -38- A8 B8 C8

   經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A8 B8 -~___ C8 ·~·—-—— ____—____D8 、申請專概^ ~---— 15、新刀支命令之原有之分支命令，所記愧之位置。 :π專利範圍第14項所記載之資訊處理裝置，其中 ’前述記憶裝置含有： —主記憶部，係欲格納前述命令群； ^ —現值記憶部，係欲記憶對於格納在前述主記憶 部之命令群的一部份之複製；以及 現值控制裝置，係於前述現值記憶部之内容經 換寫之場合，亦將其變更反應予前述主記憶部之内容 t 〜而前述命令查詢裝置，就從前述現值記憶部讀出 月J = 〇P令’又’前述分支命令更新裝置，就更新記憶 在刖述現值s己憶部之分支命令的分支預測資訊，及分 支履歷資訊。 如申明專利乾圍第1項所記載之資訊處理裝置，其中， 月述分支履歷資訊，對於具有其分支履歷資訊之分支 命令的過去之各分支，表示其分支結果。 7·如申明專利範圍第16項所記載之資訊處理裝置，其尹 ，刖述分支履歷資訊，係表示瞬前及2次前之分支結果 的2位元； 而前述分支履歷資訊生成裝置，乃使用前述分支 命令，被執行之際的分支結果，予以生成新分支履歷 資訊。 18·如申請專利範圍第17項所記載之資訊處理裝置，其中 ’前述預測資訊更新裝置’係於前述分支命令被執行 本紙張从適用中國國家標率（CNS )八4狀· ( 2U)X297&瘦） . .'裝-------ΐτ------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -40-

   '申請專利範圍 之際的分支結果，及含在該分支命令的瞬前與2次前之 分支結果，分别為「成立」、 不成立 成立 經濟部令央揉準局貝工消費合作社印

   之場合，前述預測資訊更新裝置，就生成表示「不成 立」之新分支預測資訊，而於「不成立」、「成立 、「不成立」之場合，即，生成表示「成立」之新分 支預測資訊。 19.如申請專利範圍第18項所記載之資訊處理裝置，其中 ’前述分支命令更新裝置，乃欲生成含有由前述分支 預測資訊生成裝置，所生成之分支預測資訊，及由前 述分支履歷資訊生成裝置，所生成之分支履歷資訊的 新分支命令，並將該分支命令再寫在前述記憶裝置之 該當處所，而於此所謂之前述該當處所，乃是生成前 述新分支命令之原有的分支命令，所記憶之位置。 20.如申請專利範圍第19項所記載之資訊處理裝置，其中 ’前述記憶裝置含有：一主記憶部，係欲格納前述命令群；一現值記憶部，係欲記憶對於格納在前述主記憶 部之命令群的一部份之複製；以及一現值控制裝置，係於前述現值記憶部之内容， 經換寫之場合，亦欲將其變更反應予前述主記憶部之 内容； 而前述命令查詢裝置，就從前述現值記憶部讀出 前述命令，又，前述分支命令更新裝置，就更新記憶 在前述現值記憶部之分支命令的分支預測資訊，及分 I -I - - - ί I 1 - - - I - I I- -» , 1 — I (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂- ύ-------- 本紙張尺度適用t蹕因家榇準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -41 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 支履歷資訊。 21. —種記錄媒體，係記錄分支預測，並將先讀取命令之 微處理機的動作，予以作模擬的程式，前述程式包含 有_· 一命令查詢步驟，係從事先記憶含有具有欲預測 分支之成立或否之分支預測資訊，及表示對於過去之 分支結果的資訊之分支履歷資訊之分支命令的命令群 之記憶裝置，並讀出其次應執行之命令； 一命令解讀步驟，係欲解讀所讀出之命令是否為 前述分支命令； 一分支預測步驟，係於前述命令經解讀為分支命 令之場合，乃以其分支命令之分支預測資訊為根基， 而讀出其次應執行之命令； 一執行步驟，係欲執行所解讀之前述分支命令； 一分支預測資訊生成步驟，係以前述分支命令被 執行之際的分支結果，及含在該分支命令之分支履歷 資訊，為根基而生成新分支預測資訊； 一分支履歷資訊生成步驟，係以前述分支命令經 執行之際的分支結果，及含在該分支命令之分支履歷 資訊’為根基而生成新分支履歷資訊； 一分支命令更新步驟，係欲將格納在前述記憶裝 置之前述分支命令的分支預測資訊，及分支履歷資訊 ，予以更新為由前述分支預測資訊生成步驟，所生成 之分支預測資訊，及由前述分支履歷資訊生成步驟， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4说格（2丨0Χ297公釐） ----------袭------1T------汰 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) -42- ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 所生成之分支履歷資訊。 22 · —種記錄媒體，係記錄由電腦所執行之命令群的記錄 媒體，於前述命令群含有分支命令，該分支命令具有 一分支預測資訊，係欲預測分支之成立或否；以 及 一分支履歷資訊，係欲表示對於其過去之分支結 果的資訊； 而前述分支預測資訊，乃是以具有該分支預測資 訊之分支命令，由電腦於最後所執行之際的分支結果 ，及分支履歷資訊為其依據，而所生成之值，又，前 述分支履歷資訊，乃是具有該分支履歷資訊之分支命 令，由前述電腦於最後所執行之際的分支結果，及分 支履歷資訊為其依據，而所生成之值，係對於其分支 命令之過去的多數之分支結果，有關之簡要。 23. —種記錄媒體，係記錄由電腦所執行之命令群的記錄 媒體，於前述命令群含有分支命令，該分支命令具有 一分支預測資訊，係欲預測分支之成立或否；以 及 一分支履歷資訊，係欲表示對於其過去之分支結 果的資訊； 而前述分支預測資訊，乃是以具有該分支預測資 訊之分支命令，由前述電腦於最後所執行之際的分支 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --------Λ------1Τ-------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -43 - A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 結果，及分支履歷資訊為其根基，所生成之值，又， 前述分支履歷資訊，乃是以具有該分支履歷資訊之分 支命令，由前述電腦於最後所執行之際的分支結果， 及分支履歷資訊為其根基，所生成之值，係表示對於 該分支命令的過去之各分支的分支結果。 ---------- 裝------訂------♦ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本瓦) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -44 -