WO2009096247A1 - 多分岐予測方法及び装置 - Google Patents

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WO2009096247A1
WO2009096247A1 PCT/JP2009/050610 JP2009050610W WO2009096247A1 WO 2009096247 A1 WO2009096247 A1 WO 2009096247A1 JP 2009050610 W JP2009050610 W JP 2009050610W WO 2009096247 A1 WO2009096247 A1 WO 2009096247A1
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WO
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transition
prediction
state
order list
unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/050610
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kengo Nishino
Nobuki Kajihara
Takeshi Inuo
Original Assignee
Nec Corporation
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Filing date
Publication date
Application filed by Nec Corporation filed Critical Nec Corporation
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F9/00—Arrangements for program control, e.g. control units
    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30—Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/38—Concurrent instruction execution, e.g. pipeline or look ahead
    • G06F9/3836—Instruction issuing, e.g. dynamic instruction scheduling or out of order instruction execution
    • G06F9/3842—Speculative instruction execution
    • G06F9/3844—Speculative instruction execution using dynamic branch prediction, e.g. using branch history tables
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F9/06—Arrangements for program control, e.g. control units using stored programs, i.e. using an internal store of processing equipment to receive or retain programs
    • G06F9/30—Arrangements for executing machine instructions, e.g. instruction decode
    • G06F9/30003—Arrangements for executing specific machine instructions
    • G06F9/3005—Arrangements for executing specific machine instructions to perform operations for flow control
    • G06F9/30061—Multi-way branch instructions, e.g. CASE

Definitions

  • the present invention relates to a multi-branch prediction method and apparatus for predicting a transition destination state that branches in a multi-direction from a current state, and more particularly to a multi-branch prediction method and apparatus suitable for a data processing apparatus including a reconfigurable device. .
  • a data processing device using a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processor Unit) includes a memory for storing object codes described by a plurality of instructions and data to be processed, and is stored in the memory by the CPU or MPU.
  • the read instructions and data are sequentially read to execute various processes.
  • the CPU or MPU divides each instruction into a plurality of stages such as acquisition of an instruction from the memory, decoding of the acquired instruction, preparation of data, execution of the instruction, and writing back of the execution result to the memory. Execute.
  • CPUs and MPUs operate each stage independently, thereby improving the processing speed by so-called pipeline operation that starts processing the next instruction before processing of the previous instruction is completed. ing.
  • configurable processor reconfigurable device
  • a data processing apparatus that includes a plurality of logic circuits capable of processing a plurality of instructions in parallel and can change the configuration of the logic circuits by software.
  • Configurable processors are roughly classified into FPGA (Field Programmable Gate Array) and Reconfigurable Processor.
  • DRP Dynamic Reconfigurable Processor
  • a reconfigurable processor DRP (Dynamic Reconfigurable Processor) is known as a reconfigurable processor. Details of DRP are described in Patent Documents 1 to 6, for example.
  • DRP includes a calculation unit that executes a calculation and a control unit that controls the operation of the calculation unit.
  • the arithmetic unit includes a plurality of small arithmetic units and an interconnection unit that switches between them, rewrites the instruction code for each arithmetic unit and the interconnection unit, and switches the connection of each arithmetic unit according to the instruction code.
  • a memory (configuration information storage unit) having a limited storage capacity temporarily stores configuration information for realizing each state indicating a computing unit and its connection required for a plurality of processes (states).
  • states states
  • Patent Documents 7 to 9 describe processing methods for that purpose.
  • Non-Patent Document 1 proposes a transition destination prediction method using multi-branching. This background art describes a method for predicting a state with the highest probability of transition as a transition destination in a data processing apparatus that handles four branches.
  • the configuration information storage unit temporarily stores configuration information corresponding to a plurality of states, and a desired function is realized by switching the connection of each computing unit according to the configuration information. To do. Since the storage capacity of the configuration information storage unit is limited, it is not possible to hold configuration information of all states, and if there is no configuration information of the transition destination state, the configuration information is stored in the configuration information storage unit. Need to write to.
  • an object of the present invention is to provide a multi-branch prediction method and apparatus capable of reducing the waiting time due to waiting for the writing of configuration information to the configuration information storage unit and improving the processing performance of the data processing apparatus.
  • a multi-branch prediction method of the present invention is a multi-branch prediction method for predicting the transition destination state of a data processing apparatus capable of transition from a current state to a plurality of states.
  • a transition prediction order list composed of a plurality of state numbers indicating states that are candidates for the transition destination, ranked according to the possibility of transition, is created for each state of the data processing device,
  • transition prediction order list is updated using the transition information.
  • the multi-branch prediction device of the present invention is a multi-branch prediction device for predicting the transition destination state of a data processing device capable of transition from a current state to a plurality of states,
  • a prediction holding unit that holds, for each state of the data processing device, a transition prediction order list that includes a plurality of state numbers indicating states that are candidates for the transition destination, ranked according to the possibility of transition;
  • a prediction update unit that updates the transition prediction order list using the transition information;
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the fourth embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the sixth embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the seventh embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating an implementation example of the update process of the transition prediction order list.
  • FIG. 10 is a state transition diagram illustrating an example of a processing target by the data processing device.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating an example of the transition prediction order list corresponding to the state 3.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus of the second embodiment.
  • FIG. 13A is a schematic diagram illustrating an example of a counter and a transition interval history list included in the prediction update unit according to the second embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic diagram illustrating how the counter and the transition interval history list illustrated in FIG. 13A are updated.
  • FIG. 13A is a schematic diagram illustrating an example of a counter and a transition interval history list included in the prediction update unit according to the second embodiment.
  • FIG. 13B is a schematic diagram illustrating how the counter and the transition
  • FIG. 13C is a schematic diagram illustrating an example of the updated counter and the transition interval history list by the update process illustrated in FIG. 13B.
  • FIG. 13D is a schematic diagram illustrating an example of a transition prediction order list update method using the counter and transition interval history list illustrated in FIG. 13C.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing how the counter and the transition interval history list change with respect to the state transition of the data processing apparatus.
  • FIG. 15 is a schematic diagram illustrating another example of the counter and transition interval history list provided in the prediction update unit according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus of the third embodiment.
  • FIG. 17 is a schematic diagram illustrating an example of a handhold unit included in the prediction unit illustrated in FIG. 16.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the first embodiment.
  • the multi-branch prediction device includes a prediction holding unit 11, a prediction update unit 12, and a selection unit 2.
  • the prediction holding unit 11 holds, for each state, a plurality of state numbers indicating states of transition destination candidates from the state as a transition prediction order list.
  • a transition prediction order list a predetermined number of transition destination candidate state numbers are registered in order from the highest transition destination candidate having the highest possibility of transition to the lowest transition destination candidate.
  • the prediction holding unit 11 When the prediction holding unit 11 receives information indicating the current state (current state information) from the data processing device, the prediction holding unit 11 notifies the selection prediction unit 2 and the prediction update unit 12 of the transition prediction order list corresponding to the state.
  • the selection unit 2 selects a state of a transition destination candidate that has a higher rank and whose configuration information is not held in the configuration information storage unit among the transition destination candidates registered in the transition prediction order list, and the state number of the state Is output.
  • the selection section 2 Upon receiving the transition prediction rank list from the prediction holding section 11, the selection section 2 holds the configuration information corresponding to the state number in the configuration information storage section in order from the state of the higher transition destination candidate in the transition prediction rank list. It is determined whether or not it has been done. The presence / absence information notified from the data processing device is used for the presence / absence of the configuration information.
  • the selection unit 2 When there is transition destination candidate configuration information in the configuration information storage unit, the selection unit 2 does not need to write the configuration information in the configuration information storage unit, and thus proceeds to a determination process for the next transition destination candidate. If there is no transition destination candidate configuration information in the configuration information storage unit, the data processing apparatus is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit.
  • the prediction update unit 12 updates the transition prediction order list based on the actual state transition notified from the data processing device.
  • the prediction update unit 12 is notified of the transition prediction order list corresponding to the current state from the prediction holding unit 11, and the state number of the state in which the data processing apparatus has actually transitioned next from the current state is used as transition information. Be notified.
  • the prediction update unit 12 replaces the order of the state (transition destination candidate) with the next higher transition destination candidate. However, if the state is already at the highest level, no replacement is performed.
  • the prediction update unit 12 replaces the transition prediction order list updated in this way with the transition prediction order list of the corresponding state held in the prediction holding unit 11.
  • the multi-branch prediction device of the present embodiment repeatedly executes the above processing for each state of the data processing device.
  • transition prediction order list is not limited to the method described above.
  • the process of updating the transition prediction order list is not limited to the method described above.
  • the notified current state number is in the transition prediction order list, not only the order of the state (transition destination candidate) is replaced with one higher transition destination candidate, but also two or three higher transition destinations It may be replaced with a candidate.
  • the notified current state number is not in the transition prediction order list, not only the state (transition destination candidate) is inserted into a predetermined order in the transition prediction order list, but also the lowest transition destination candidate There is also a method of making it the top transition destination candidate (also called LRU (Least Recently Used)).
  • LRU Least Recently Used
  • the selection unit 2, the prediction holding unit 11, and the prediction update unit 12 illustrated in FIG. For example, arbitrary components may be included in other components, and a configuration in which a plurality of components are integrated may be used.
  • the prediction holding unit 11 and the prediction update unit 12 may be integrated.
  • the selection unit 2, the prediction holding unit 11, and the prediction update unit 12 illustrated in FIG. 1 do not have to be provided in one apparatus. For example, you may implement
  • the selection unit 2, the prediction holding unit 11, and the prediction update unit 12 illustrated in FIG. 1 can be realized by a CPU or MPU that operates according to a program.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the second embodiment.
  • the multi-branch prediction apparatus includes a prediction holding unit 13, a prediction update unit 12, and a selection unit 2.
  • the multi-branch prediction device of the second embodiment is different from the first embodiment in that the prediction holding unit 13 includes a transition prediction order list for each set of a certain state and the previous state.
  • the prediction holding unit 13 holds, as a transition prediction order list, a plurality of state numbers indicating the states of the transition destination candidates to be transitioned next for each set of the state notified from the data processing device and the previous state.
  • a transition prediction order list a predetermined number of transition destination candidate state numbers are registered in order from the highest transition destination candidate having the highest possibility of transition to the lowest transition destination candidate.
  • the prediction holding unit 13 When the prediction holding unit 13 receives information indicating the current state (current state information) from the data processing apparatus, the prediction holding unit 13 notifies the selection prediction unit 2 and the prediction update unit 12 of a transition prediction order list corresponding to the state.
  • the selection unit 2 selects a state of a transition destination candidate that has a higher rank and whose configuration information is not held in the configuration information storage unit among the transition destination candidates registered in the transition prediction order list, and the state number of the state Is output.
  • the configuration information corresponding to the state number is held in the configuration information storage unit in order from the higher transition destination candidate in the transition prediction order list. It is determined whether or not.
  • the presence / absence information notified from the data processing device is used for the presence / absence of the configuration information.
  • the selection unit 2 When there is transition destination candidate configuration information in the configuration information storage unit, the selection unit 2 does not need to write the configuration information in the configuration information storage unit, and thus proceeds to a determination process for the next transition destination candidate. If there is no transition destination candidate configuration information in the configuration information storage unit, the data processing apparatus is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit.
  • the prediction update unit 12 updates the transition prediction order list based on the actual state transition notified from the data processing device.
  • the prediction update unit 12 is notified of the transition prediction order list corresponding to the set of the current state and the previous state from the prediction holding unit 13, and the state in which the data processing apparatus has actually transitioned from the current state to the next The state number is notified as transition information.
  • the prediction update unit 12 replaces the order of the state (transition destination candidate) with the next higher transition destination candidate. However, if the state is already at the highest level, no replacement is performed.
  • the prediction update unit 12 replaces the transition prediction order list updated in this way with the transition prediction order list of the corresponding state pair held in the prediction holding part 11.
  • the multi-branch prediction device of the present embodiment repeatedly executes the above processing for each state of the data processing device.
  • the transition prediction order list is generated for each set of the current state and the previous state.
  • the number of the current state and the previous state that is, the number of history of each set is large. It may be increased as long as the calculation resources of the branch prediction device are sufficient. However, if the number of histories in each group is increased, the processing speed is slowed down, so the effect of the present invention is reduced.
  • the configuration information storage unit stores the configuration information of the transition destination candidate corresponding to the set of the current state and the previous state based on the transition prediction order list, so that the current state depends on the previous state. Even when the transition destination from the state is different, a more appropriate transition destination candidate can be selected. Therefore, the probability that the configuration information in the transition destination state exists in the configuration information storage unit increases. Therefore, the waiting time due to waiting for the rewriting of the configuration information in the configuration information storage unit is reduced, and the processing performance (throughput) of the data processing apparatus is improved.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the third embodiment.
  • the multi-branch prediction device includes a prediction holding unit 11, a prediction update unit 12, and a selection unit 2.
  • the multi-branch prediction device of the third embodiment is different from the first embodiment in the method of updating the transition prediction order list by the prediction update unit 12.
  • the prediction holding unit 11 holds, for each state, a plurality of state numbers indicating states of transition destination candidates from the state as a transition prediction order list.
  • each transition prediction order list a predetermined number of transition destination candidate state numbers are registered in order from the highest transition destination candidate having the highest possibility of transition to the lowest transition destination candidate.
  • the prediction holding unit 11 receives information indicating the current state (current state information) from the data processing device, the prediction holding unit 11 notifies the selection unit 2 of a transition prediction order list corresponding to the state.
  • the selection unit 2 selects a state of a transition destination candidate that has a higher rank and whose configuration information is not held in the configuration information storage unit among the transition destination candidates registered in the transition prediction order list, and the state number of the state Is output.
  • the configuration information corresponding to the state number is sequentially displayed from the higher transition destination candidate state in the transition prediction order list. It is determined whether or not it is held at The presence / absence information notified from the data processing device is used for the presence / absence of the configuration information.
  • the selection unit 2 When there is transition destination candidate configuration information in the configuration information storage unit, the selection unit 2 does not need to write configuration information in the configuration information storage unit, and thus proceeds to a determination process for the next transition destination candidate. If there is no transition destination candidate configuration information in the configuration information storage unit, the data processing apparatus is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit.
  • the prediction update unit 12 updates the transition prediction order list based on the actual state transition notified from the data processing device. Furthermore, the prediction update unit 12 of the present embodiment includes a history holding unit 14 that holds the transition interval of each transition destination candidate (the number of transitions until the transition to the same transition destination candidate state again) for each state. .
  • the history holding unit 14 includes a counter that counts the transition interval for each state of the transition destination candidate, and a transition interval history list that holds a plurality of counting results (transition intervals) of the counter for each state of the transition destination candidate. Yes.
  • the prediction update unit 12 has a corresponding transition as the number of matching transition intervals held in the transition interval history list increases with respect to the transition interval value counted by the counter included in the history holding unit 14.
  • the prediction holding unit 11 is notified of the transition prediction rank list with the previous candidate as the higher rank.
  • the multi-branch prediction device of the present embodiment repeatedly executes the above processing for each state of the data processing device.
  • transition destination candidates that are higher in the transition prediction order list are not limited to this. For example, when two types of transition intervals occur alternately in an arbitrary transition destination candidate, it is possible to place the state that has actually transitioned two or four times before as a transition destination candidate.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the fourth embodiment.
  • the multi-branch prediction apparatus of the fourth embodiment includes two sets of prediction holding units 11 (11 1 and 11 2 in FIG. 4) and prediction update units 12 (12 1 and 12 in FIG. 4). 2 ), and the two sets of prediction holding unit 11 and prediction update unit 12 share one selection unit 2.
  • maintenance part 11 and the prediction update part 12 are not limited to 2 sets, What number may be sufficient.
  • the selection unit 2 included in the multi-branch prediction device of the present embodiment determines whether the prediction results by the prediction holding units 11 are correct, accumulates the determination results, obtains the probability of the prediction result for the actual state transition, It is determined whether to use the transition prediction order list held in the prediction holding unit 11. That is, the data processing apparatus is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit by using the transition prediction order list of the prediction holding unit 11 in which the prediction is correct with higher probability.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the fifth embodiment.
  • the multi-branch prediction device of the fifth embodiment has a configuration in which a clue holding unit 15 is added to the multi-branch prediction device of the first embodiment shown in FIG. 1.
  • the clue holding unit 15 holds information that can be dynamically acquired from the data processing apparatus in addition to the current state information and the transition information, which is not handled by the prediction holding unit 11 or the prediction update unit 12, corresponding to each state. These pieces of information are used as clues for prediction by the prediction holding unit 11 and the prediction update unit 12.
  • the handle holding unit 15 may hold the information obtained from the data processing apparatus after performing the required processing.
  • the prediction update unit 12 included in the multi-branch prediction device includes information for each state (hand information) held in the hand holding unit 15 in addition to the actual state transition notified from the data processing device. Is used to update the transition prediction order list.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the sixth embodiment.
  • the multi-branch prediction device of the sixth embodiment has a configuration in which a clue holding unit 15 is added to the multi-branch prediction device of the fourth embodiment shown in FIG. 4.
  • the clue holding unit 15 holds information that can be dynamically acquired from the data processing apparatus in addition to the current state information and the transition information, which is not handled by the prediction holding unit 11 or the prediction update unit 12, corresponding to each state. These pieces of information are used as clues for prediction by the prediction holding unit 11 and the prediction update unit 12.
  • the handle holding unit 15 may hold the information obtained from the data processing apparatus after performing the required processing.
  • the selection unit 2 included in the multi-branch prediction device of the present embodiment determines which prediction holding unit 11 uses the transition prediction order list based on the probability of the prediction result by each prediction holding unit 11 being used.
  • the data processing device is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit using the information (cue information) for each state held by the handle holding unit 15.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of the multi-branch prediction apparatus according to the seventh embodiment.
  • the multi-branch prediction device includes a plurality of prediction units including the prediction holding unit 11, the prediction update unit 12, and the clue holding unit 15 illustrated in the fifth embodiment. It is the structure with a stand. Note that the handle holding unit 15 does not need to be provided for each prediction unit, and may be configured to include only one unit in the multi-branch prediction device. FIG. 7 shows a configuration example in which one handle holding unit 15 is commonly used in each prediction unit and selection unit 2.
  • the multi-branch prediction apparatus of this embodiment does not have to be configured to include the handle holding unit 15 in all the prediction units, and the hold holding shown in the first to third embodiments is not necessary.
  • a prediction unit that does not have the unit 15 may be included.
  • the clue information supplied from the clue holder 15 to the selector 2 and each prediction updater 12 may be the same or different.
  • the selection unit 2 included in the multi-branch prediction device of the present embodiment determines which prediction holding unit 11 uses the transition prediction order list based on the probability of the prediction result by each prediction holding unit 11 being used.
  • the data processing device is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit using the information (cue information) for each state held by the handle holding unit 15.
  • the prediction update unit 12 included in the multi-branch prediction apparatus includes information for each state held by the handle holding unit 15 (handbook). Information) is used to update the transition prediction order list.
  • the first example is an example in which the DRP described in Patent Document 1 is used as a data processing device and the DRP includes the multi-branch prediction device described in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus of the first embodiment.
  • the data processing apparatus (DRP) of the present embodiment includes a calculation unit 4, a control unit 3, and a prediction unit 2.
  • the calculation unit 4 includes a plurality of processor elements (PE) 41 arranged in an array for performing a calculation, and an auxiliary control unit 42 that manages a smaller number of states than the control unit 3.
  • PE processor elements
  • the processor element 41 includes a register file (RFU), an ALU, a data processing arithmetic unit (DMU), and an instruction memory, and is connected to other processor elements 41 in accordance with the configuration information.
  • the configuration information storage unit is provided in an instruction memory, for example.
  • the control unit 3 corresponds to the DRP state transition management unit (STC) including the state management unit 31, the configuration number conversion unit 32, and the configuration rewriting unit 35.
  • STC DRP state transition management unit
  • the prediction unit 1 corresponds to the multi-branch prediction device of the present invention, and includes a prediction holding unit 11, a selection unit 2, and a prediction update unit 12.
  • the prediction holding unit 11 has a memory that can hold the state numbers of the states of the top three transition destination candidates, for example, for each state.
  • the selection unit 2 requests the configuration rewriting unit 35 to write configuration information to the configuration information storage unit (configuration request), and receives a response indicating whether or not the configuration request has been received from the configuration rewriting unit 35.
  • the prediction holding unit 11 receives the configuration information held by the state management unit 31 and holds it as a temporary transition prediction order list.
  • the prediction holding unit 11 selects the transition prediction order list corresponding to the state and the prediction unit 2 It transmits to the update unit 12.
  • the selection unit 2 receives information (presence / absence information) notified from the control unit 3 and indicating a state corresponding to the configuration information held in the configuration information storage unit, and uses the presence / absence information to predict and hold The state (transition destination candidate) corresponding to the configuration information held in the configuration information storage unit is deleted from the transition prediction order list received from. Then, the configuration rewriting unit 35 is requested (configuration request) to write the configuration information corresponding to the highest transition destination candidate among the transition destination candidates remaining in the transition prediction order list to the configuration information storage unit.
  • the configuration rewriting unit 35 preferentially executes the rewriting process.
  • the configuration rewriting unit 35 accepts a configuration request issued from the prediction unit 1 when the configuration information rewriting process for the configuration information storage unit is not performed. However, when a transition request from the calculation unit 4 or a rewrite request from the configuration number conversion unit 32 is issued to the configuration rewriting unit 35, the processing is preferentially executed.
  • the configuration rewriting unit 35 When the configuration rewriting unit 35 cannot accept the configuration request from the prediction unit 1, the configuration rewriting unit 35 replies to the prediction unit 1. When only the configuration request from the prediction unit 1 is issued to the configuration rewriting unit 35, the configuration rewriting unit 35 accepts the configuration request issued from the prediction unit 1, and sends a reply indicating that the configuration request has been accepted. Reply to the prediction unit 1.
  • the selection unit 2 When the selection unit 2 transmits the configuration request, the selection unit 2 waits until an answer to the configuration request is received. When the selection unit 2 receives an answer indicating that the configuration request has been received, the configuration unit among the transition destination candidates remaining in the transition prediction order list The highest transition destination candidate whose request has been accepted is deleted. Then, by deleting the highest transition destination candidate, the configuration rewriting unit 35 is requested to write the configuration information corresponding to the transition destination candidate moved up to the highest level in the configuration information storage unit.
  • the selection unit 2 thereafter repeats the same processing until the configuration rewriting unit 35 no longer accepts the configuration request or there are no transition destination candidates in the transition prediction order list.
  • the selection unit 2 When there are no transition destination candidates in the transition prediction order list, the selection unit 2 does not perform any processing until a state transition occurs in the data processing device. If a response indicating that the configuration request cannot be received is received from the configuration rewriting unit 35, the transition prediction order list is discarded and no processing is executed until the next state transition occurs.
  • the prediction update unit 12 When the prediction update unit 12 receives the transition prediction order list from the prediction holding unit 11, the prediction update unit 12 waits until a state transition occurs in the data processing device. When a state transition occurs and transition information indicating the transition destination is notified from the control unit 3, a new transition prediction order list is created based on the transition prediction order list and the notified transition information.
  • the prediction update unit 12 replaces the order of the state (transition destination candidate) with the next higher transition destination candidate.
  • the prediction update unit 12 sets the state as the second transition destination candidate, and the transition that is the second The destination candidate is lowered to the third place, and the third place transition destination candidate is deleted from the transition prediction order list.
  • the new transition prediction order list is replaced with the transition prediction order list of the corresponding state held by the prediction holding unit 11.
  • the process of updating the transition prediction order list by the prediction update unit 12 can be realized by a logic circuit (hard wired circuit) as shown in FIG.
  • the prediction update unit 12 is not limited to a configuration realized by a logic circuit, and may be realized by, for example, a programmable array circuit, or may be realized by a CPU or MPU that operates according to a program.
  • the operation of the multi-branch predicting apparatus of the present embodiment will be described by taking as an example the case where the data processing apparatus (DRP) operates according to the object code that realizes the state transition shown in FIG.
  • DRP data processing apparatus
  • the state transition shown in FIG. 10 assumes packet processing for transferring image data and the like, and includes a plurality of main processes in a triple loop.
  • the path passing through the state 4 is a process executed at initialization
  • the path passing through the state 10 is a process executed during normal operation
  • the path passing through the state 8 is a process executed when a failure occurs. It is.
  • the configuration information storage unit in the instruction memory included in the data processing device (DRP) can hold eight configuration information, and the configuration information of states 3, 5, 7, 10, 12, 13, 14, and 15 is stored. It is assumed that it is held in the configuration information storage unit. These states are states in which transition is controlled by the auxiliary control unit 42 and stay for a long time in the DRP. Also, here, the data processing device (DRP) is in the order of state 1 ⁇ 2 ⁇ 3 ⁇ 4 ⁇ 9 ⁇ 12 ⁇ 15 ⁇ 3 ⁇ 7 ⁇ 10 ⁇ 14 ⁇ 15 ⁇ 3 ⁇ 5 ⁇ 10 ⁇ 13 ⁇ 15 ⁇ 3. It is assumed that the state has been changed and is currently in state 3.
  • the prediction holding unit 11 selects the transition prediction order list corresponding to the state 3 as the selection unit 2 and the prediction update unit 12. Send to.
  • state 5 is registered as the top (first) transition destination candidate
  • state 7 is registered as the second transition destination candidate
  • state 4 is the third transition destination candidate. It shall be registered.
  • such a transition prediction order list is represented as (5-7-4).
  • the presence / absence information indicating the configuration information held in the configuration information storage unit of the instruction memory is notified to the selection unit 2 via the control unit 3 and the prediction holding unit 11.
  • the selection unit 2 receives the transition prediction order list (5-7-4) from the prediction holding unit 11, the configuration information in that state is stored in the instruction memory configuration information in order from the higher transition destination candidate in the transition prediction order list. It is determined whether or not it is held in the section.
  • the selection unit 2 since the configuration information of the first state 5 and the second state 7 in the transition prediction order list is held in the configuration information storage unit, the selection unit 2 is in the third state 4.
  • the configuration rewriting unit 35 is requested to write the configuration information in the configuration information storage unit of the instruction memory.
  • the configuration rewriting unit 35 replies that the configuration request from the selection unit 2 is accepted.
  • the selection unit 2 is notified, and the configuration information in the state 4 is written in the configuration information storage unit.
  • the selection unit 2 When the selection unit 2 receives from the configuration rewriting unit 35 that the request for writing the configuration information in the state 4 to the configuration information storage unit has been received, the selection unit 2 stores all the transition destination candidates in the transition prediction order list in the configuration information storage unit. Since the investigation of the presence / absence of the configuration information has been completed, the process waits until the data processing device (DRP) transitions to the next state.
  • DRP data processing device
  • the prediction update unit 12 uses the transition information indicating the transition to the state 6 that is notified from the control unit 3 regardless of whether the prediction is successful or not. Update.
  • the prediction update unit 12 assigns the state number of the state 6 to the transition prediction order using the logic circuit shown in FIG. It registers as the second transition destination candidate in the list, and lowers the state number of the state 7 that was the second transition destination candidate to the third transition destination candidate.
  • the state number of state 4 that was the third-ranked transition destination candidate is deleted from the transition prediction order list (FIG. 11B).
  • the prediction update unit 12 replaces the updated state 3 new transition prediction order list (5-6-7) (FIG. 11C) with the state 3 transition prediction order list held by the prediction holding unit 11. .
  • the configuration information storage unit holds the configuration information of states 3, 5, 6, 7, 10, 13, 14, and 15, and the transition prediction order list of state 3 stored in the prediction storage unit 11 is ( 5-6-7).
  • the prediction holding unit 11 selects the transition prediction order list (5-6-7) corresponding to the state 3 To the unit 2 and the prediction update unit 12.
  • the presence / absence information indicating the configuration information held in the configuration information storage unit of the instruction memory of the data processing device (DRP) is notified to the selection unit 2 via the control unit 3 and the prediction holding unit 11.
  • the configuration information of the state is stored in the instruction memory configuration information in order from the higher transition destination candidate in the transition prediction order list. It is determined whether or not it is held in the section.
  • the selection unit 2 does not wait until the data processing device (DRP) transitions to the next state. stand by.
  • the prediction update unit 12 updates the transition prediction order list using the transition information notified from the control unit 3 and indicating the transition to the state 6 regardless of whether the prediction is successful.
  • the prediction update unit 12 registers the state 6 which is the second transition destination candidate in the transition prediction order list as the first transition destination candidate using the logic circuit illustrated in FIG.
  • the state 5 that was the previous candidate is lowered to the second-ranked transition destination candidate.
  • the order of the third state 7 in the transition prediction order list is not changed (FIG. 11D).
  • the prediction update unit 12 replaces the updated state 3 transition prediction order list (6-5-7) (FIG. 11E) with the state 3 transition prediction order list held by the prediction holding unit 11. .
  • the number of transition destination candidates registered in the transition prediction order list is 3, and when transitioning to a state not registered in the transition prediction order list, the state is the second transition destination candidate.
  • the transition destination candidates are ranked, the transition destination candidates due to multi-branch are predicted, and the configuration information corresponding to each in order from the state with the highest possibility of transition based on the prediction result
  • Writing to the storage unit increases the possibility that the configuration information storage unit holds the configuration information of the transition destination. Therefore, the waiting time due to waiting for the rewriting of the configuration information to the configuration information storage unit is reduced, so that the processing performance (throughput) of the data processing apparatus is improved.
  • the second example is an example in which the DRP described in Patent Document 1 is used as a data processing apparatus and the DRP includes the multi-branch prediction apparatus described in the fourth embodiment.
  • the multi-branch prediction device according to the fourth embodiment is configured to include a plurality of sets of prediction holding units and prediction update units.
  • the multi-branch prediction apparatus of the second example includes the prediction holding unit and the prediction updating unit shown in the second embodiment, and the prediction holding unit and the prediction updating unit shown in the third embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus of the second embodiment.
  • the data processing apparatus (DRP) of the present embodiment includes a calculation unit 4, a control unit 3, and a prediction unit 1.
  • the calculation unit 4 includes a plurality of processor elements (PE) 41 arranged in an array for performing a calculation, and an auxiliary control unit 42 that manages a smaller number of states than the control unit 3.
  • PE processor elements
  • the processor element 41 includes a register file (RFU), an ALU, a data processing arithmetic unit (DMU), and an instruction memory, and is connected to other processor elements 41 according to the configuration information.
  • the configuration information storage unit is provided in an instruction memory, for example.
  • the control unit 3 corresponds to a DRP state transition management unit (STC) including a state management unit 31, a configuration number conversion unit 32, and a configuration rewriting unit 35.
  • STC DRP state transition management unit
  • the prediction unit 1 corresponds to the multi-branch prediction device of the present invention, and includes two sets of the prediction holding unit 11, the prediction update unit 12, and the selection unit 2.
  • Predicted retention portion 11 1 and the predicted update unit 12 1 is a configuration shown in the second embodiment
  • prediction holder 11 2 and a prediction update section 12 2 has the configuration shown in the third embodiment.
  • the prediction holding unit 11 1 (hereinafter referred to as the prediction holding unit A) has a memory that can hold the state numbers of the upper three transition destination candidates for each set of the current state and the previous state.
  • the prediction holding unit 11 2 (hereinafter referred to as the prediction holding unit B) has a memory that can hold the state numbers of the states of the top three transition destination candidates for each state.
  • the selection unit 2 obtains the probability of the prediction result indicated by the transition prediction rank list for each state or for each set of states held by the prediction holding unit A and the prediction holding unit B, and the prediction holding unit A or the prediction holding unit B
  • the transition prediction order list that has a higher probability of prediction is selected from the transition prediction order lists that are held in the above. Whether the configuration rewriting unit 35 is requested to write the configuration information to the configuration information storage unit (configuration request) using the selected transition prediction order list, and whether the configuration request is received from the configuration rewriting unit 35 or not.
  • the selection unit 2 is not limited to the method of selecting any one of the transition prediction order lists, and for example, the state that requests writing of configuration information from the two transition prediction order lists based on the success / failure probability of the prediction result. You may choose.
  • the prediction holding units A and B do not hold the transition prediction order list.
  • the prediction holding units A and B select the transition prediction order list corresponding to the state from the selection unit 2 And transmitted to the prediction update unit 12. At this stage, the number of transition destination candidates in the transition prediction order list is zero.
  • the selection unit 2 receives information (presence / absence information) that is notified from the control unit 3 and indicates the presence / absence of configuration information held in the configuration information storage unit.
  • information Presence / absence information
  • the configuration rewriting unit 35 is not requested to write configuration information.
  • the prediction update units A and B When the prediction update units A and B receive the transition prediction order list from the prediction holding units A and B, they wait until an actual state transition occurs in the data processing device (DRP). When a state transition occurs and transition information indicating the transition destination is notified from the control unit 3, a new transition prediction order list is created based on the transition prediction order list and the transition information.
  • DRP data processing device
  • the prediction update unit A sequentially registers in the transition prediction order list the state numbers of the states that have actually transitioned according to the transition information as transition destination candidates.
  • the order of the state (transition destination candidate) is replaced with the next higher transition destination candidate.
  • the number of transition destination candidates in the transition prediction order list is less than 3, the state number of the state notified by the transition information is registered in the empty top transition destination candidate.
  • the prediction update unit A registers the state as the second transition destination candidate, The transition destination candidate is lowered to the third place, and the third transition destination candidate is deleted from the transition prediction order list.
  • the new transition prediction order list is replaced with the transition prediction order list of the corresponding state held by the prediction holding unit A.
  • the prediction update unit B creates a transition interval history list for each state transition direction when notified of the actual transition state by the transition information.
  • the prediction update unit B stores the value of the counter corresponding to the state of the transition destination candidate in the transition interval history list and sets the value of the counter to 1. Further, 1 is added to the value of the counter corresponding to the transition destination candidate other than the state of the transition destination candidate.
  • the prediction update unit B compares the counter value corresponding to each transition destination candidate with each value in the transition interval history list, and in descending order of the number of values in the transition interval history list that match the counter value. Create a transition prediction order list as a higher transition destination candidate. The new transition prediction order list is replaced with the transition prediction order list of the corresponding state held by the prediction holding unit B. In addition, when there are a plurality of transition destination candidates having the same number of values in the transition interval history list that match the counter value, a higher counter value may be set as a higher transition destination candidate.
  • the state transition shown in FIG. 10 assumes packet processing for transferring image data or the like, and includes a plurality of main processes in a triple loop.
  • the path via state 4 is a process executed at initialization
  • the path via state 10 is a process executed at normal time
  • the path via state 8 is a process executed when an error occurs. is there.
  • State 1 passes once every 128 transitions
  • state 2 passes once every 16 transitions.
  • the configuration information storage unit in the instruction memory included in the data processing device (DRP) can hold eight pieces of configuration information, and the configuration information of states 1, 2, 3, 5, 10, 13, 14, 15 Is held in the configuration information storage unit. These states are states in which transition is controlled by the auxiliary control unit 42 and stay for a long time in the DRP.
  • the data processing device (DRP) repeatedly executes the state transition shown in FIG. 10 many times and is currently transitioning from the state 15 to the state 3.
  • the prediction holding unit A selects the transition prediction order list corresponding to the set of the state 15 and the state 3 2 and the prediction update unit A.
  • a set of states is represented as [15-3].
  • the state 5 is registered as the highest (first) transition destination candidate, the state 6 is registered as the second transition destination candidate, and the state 7 is third. Is registered as a transition destination candidate.
  • such a transition prediction order list is represented as (5-6-7).
  • the state 5 is registered as the highest (first) transition destination candidate
  • the state 7 is registered as the second transition destination candidate
  • the state 6 is the first. It is assumed that it is registered as a third transition destination candidate.
  • the prediction holding unit A transmits a transition prediction order list (5-6-7) corresponding to the state 3 to the selection unit 2, and the prediction holding unit B transmits a transition prediction order list (5-7 corresponding to the state 3). -6) is transmitted to the selection unit 2.
  • the transition prediction order list of the prediction holding unit A and the transition prediction order list of the prediction holding unit B do not always match. Further, the transition prediction rank list of the prediction holding unit A and the transition prediction rank list of the prediction holding unit B may have different numbers of transition destination candidates.
  • the presence / absence information indicating the configuration information held in the configuration information storage unit of the instruction memory is notified to the selection unit 2 via the control unit 3 and the prediction holding units A and B.
  • the selection unit 2 determines whether or not the past transition prediction is successful.
  • One of the transition prediction rank lists is selected from the probabilities. Here, it is assumed that the prediction is more correct in the transition prediction order list of the prediction holding unit A.
  • the selection unit 2 determines whether the configuration information in that state is held in the configuration information storage unit of the instruction memory in order from the higher transition destination candidate in the selected transition prediction order list. As described above, the configuration information of the state 5 that is the first transition destination candidate is held in the configuration information storage unit, so the selection unit 2 configures the configuration of the second state 6 and the third state 7.
  • the configuration rewriting unit 35 is requested to write information to the configuration information storage unit of the instruction memory. Since the subsequent operation of the configuration rewriting unit 35 is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the configuration rewriting unit 35 is requested to write the configuration information of state 6 to the configuration information storage unit of the instruction memory, and after the configuration rewriting unit 35 writes the configuration information of state 6 to the configuration information storage unit, the data processing device ( If DRP) transitions to state 6, the prediction is correct. If the selection unit 2 has selected the transition prediction order list of the prediction holding unit B, the configuration rewriting unit 35 first writes the configuration information of the state 7 in order to write the configuration information of the state 7 into the configuration information storage unit. When the data processing device (DRP) transits to state 6 at this point, the prediction is lost because there is no configuration information in state 6 in the configuration information storage unit.
  • the data processing device waits without executing anything until the writing of the configuration information in the state 6 is completed.
  • the selection unit 2 performs statistical processing by holding whether or not such a prediction result is appropriate, and uses it when selecting a subsequent transition prediction order list.
  • the selection method of the transition prediction rank list includes a method of selecting only the transition prediction rank list that has a higher probability of correct prediction, and assigns a weight to each transition destination candidate of each transition prediction rank list based on the prediction success / failure probability.
  • the former is adopted. Since the latter requires processing such as weighting for the transition destination candidate, the processing cost increases.
  • the prediction update unit A receives the transition prediction order list corresponding to the state set [15-3] from the prediction holding unit A, and when the data processing device (DRP) transitions to the state 6, the same processing as in the first embodiment.
  • the transition prediction order list is updated at, and the new transition prediction order list (6-5-7) is replaced with the transition prediction order list corresponding to the state set [15-3] held in the prediction holding unit A. .
  • transition prediction rank lists corresponding to the state set [2-3] and transition prediction rank lists corresponding to [15-3] in relation to the state 3.
  • DRP data processing device
  • the next transition destination is only state 4, but when transition from state 15 to state 3 occurs, the next transition destination is state 5, 6 , 7 and 8. That is, state 4 is registered as a transition destination candidate in the transition prediction order list corresponding to the state pair [2-3], but state 4 is registered in the transition prediction order list corresponding to the state pair [15-3]. Is not registered as a transition destination candidate. Therefore, by providing the transition prediction order list for each set of the current state and the previous state, the prediction accuracy can be improved as compared with the configuration including the transition prediction order list for each state.
  • the prediction update unit B includes a counter and a transition interval history list shown in FIG.
  • FIG. 13A shows states 5, 5, 6, 7, 5, 5, 6, 6, 5, 5, 6, 4, 5, 5, 6, 6, 5, 5 from the newest state to the old state. , 6,..., An example of a counter and a transition interval history list provided for each transition destination candidate when transitioning in order.
  • the transition destination candidates of state 3 are states 4, 5, 6, 7, and 8, the value of the counter indicates the transition interval of the corresponding state, and the value of the transition interval history list is the history of the past transition interval. (4 transition intervals).
  • the counter value indicates the number of transitions from the initial state.
  • the value of the counter corresponding to the state 4 shown in FIG. 13A indicates that the state has been reached again from the state 3 to the state 4 after 12 transitions from the previous state 4.
  • the transition interval history list corresponding to the state 4 indicates that the transition interval reaches the state 4 from the state 3 every 16th.
  • FIG. 14 schematically shows how the counter and transition interval history list corresponding to states 5 and 6 that are transition destination candidates are changed with respect to the state transition (transition history) described above. .
  • the prediction update unit B shifts each value of the transition interval history list corresponding to the state 6 as shown in FIG. Is inserted at the head of the transition interval history list, and then the counter value is set to 1. Also, 1 is added to the value of the counter corresponding to states 4, 5, 7, and 8 that have not transitioned.
  • the counters and the transition interval history list values corresponding to the respective transition destination candidates after the above operation are as shown in FIG. 13C.
  • the prediction update unit B compares the counter value with the value of each entry in the transition interval history list for each transition destination candidate, and extracts a transition destination candidate having a large number of entry values that match the counter value (FIG. 13D).
  • the prediction update unit B creates a transition prediction rank list with state 6 as the highest rank, and creates a new transition prediction rank list as a prediction holding unit.
  • the transition prediction order list corresponding to state 3 held in B is replaced.
  • the prediction update unit A and the prediction update unit B update the transition prediction order list by the same process as described above.
  • the transition interval history list of the prediction update unit B records that the state 1 is reached once every 128 transitions, and the state 2 is reached once every 16 transitions. Therefore, the transition destination candidate in the transition prediction order list updated based on the transition interval history list of the prediction update unit B corresponding to the state 15 transitions with a high probability.
  • the selection unit 2 adopts the transition prediction order list of the prediction holding unit B and requests the configuration rewriting unit 35 to write the configuration information of the state 1 and the state 2 to the configuration information storage unit only when necessary. Good.
  • FIG. 15 shows an example of a counter and a transition interval history list for each transition destination candidate included in the prediction update unit B when transitioning from state 15 to state 1.
  • the counter value matches the value of each entry in the transition interval history list in all transition destination candidates.
  • a transition prediction order list is generated with the transition destination candidate having a large counter value as the higher rank.
  • the transition prediction order list (1-2-3) with state 1 having the counter value of 128 as the highest rank is replaced with the transition prediction order list corresponding to state 15 of the prediction holding unit B.
  • a candidate for a transition destination due to multi-branch is predicted using a plurality of methods, and among the prediction results of the plurality of methods, a prediction result with the highest probability of correct answer, or a combination of a plurality of prediction results Based on this, the configuration information corresponding to each is written in the configuration information storage unit in order from the state with the highest possibility of transition, thereby further increasing the possibility that the configuration information storage unit holds the configuration information of the transition destination. Therefore, the waiting time due to waiting for the rewriting of the configuration information in the configuration information storage unit is further reduced, so that the processing performance (throughput) of the data processing apparatus is improved as compared with the first embodiment.
  • the third example is an example in which the DRP described in Patent Document 1 is used as a data processing apparatus and the DRP includes the multi-branch prediction apparatus shown in the sixth embodiment or the seventh embodiment. is there.
  • the multi-branch prediction apparatuses of the sixth embodiment and the seventh embodiment are configured to include a plurality of sets of prediction holding units and prediction update units.
  • the multi-branch prediction apparatus of the third example includes a prediction unit including the prediction holding unit and the prediction update unit shown in the second embodiment, and a prediction holding unit and a prediction update unit shown in the third embodiment. It is assumed that it has the prediction part provided with.
  • FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the multi-branch prediction apparatus of the third embodiment.
  • the multi-branch predicting apparatus has a configuration in which a handle holding unit 15 is added to the predicting unit 1 shown in the second embodiment.
  • a description thereof will be omitted.
  • the configuration and operation of the calculation unit 4 and the control unit 3 included in the data processing apparatus (DRP) are also the same as those in the second embodiment, and thus description thereof is omitted.
  • the handle holding unit 15 holds information that can be dynamically acquired from the calculation unit 4 and the control unit 3 in addition to the current state information and the transition information, for example, information indicating the length of the residence time in each state. Information on this residence time is supplied to the selection unit 2 as clue information.
  • the handle holding unit 15 holds information indicating the presence or absence of this preload request.
  • the presence or absence of the preload request information is supplied as handhold information to the prediction updating unit 12 1 and 12 2.
  • the selection unit 2 includes a transition prediction rank list for each state or state set that is stored in the prediction holding unit A (11 1 ) and the prediction holding unit B (11 2 ).
  • the success / failure probability of the prediction result indicated by (2) is obtained, and the transition prediction rank list with the higher probability of prediction is selected from the transition prediction rank lists held in the prediction holding unit A or the prediction holding unit B.
  • the selection unit 2 requests the configuration rewriting unit 35 to write the configuration information to the configuration information storage unit (configuration request) using the selected transition prediction order list, and sends the configuration request from the configuration rewriting unit 35. Receive an answer indicating whether it was accepted or not.
  • the selection unit 2 is not limited to the method of selecting either one of the prediction holding unit A or the prediction holding unit B, and includes, for example, two transition prediction rank lists based on the success / failure probability of the prediction result. A state for requesting writing of information may be selected.
  • the selection unit 2 according to the present embodiment is based on the clue information held in the clue holding unit 15 and the transition prediction order held in the prediction holding unit A or the prediction holding unit B according to the state characteristics. Select a list.
  • the selection unit 2 according to the present embodiment may not employ all transition prediction order lists based on the clue information supplied from the clue holding unit 15. For example, the clue information that the residence time of the current state is short is acquired, and the configuration information of each transition destination does not exist in the configuration information storage unit, and the predicted configuration information of the transition destination is stored in the configuration information storage unit. This is the case when the number of processing cycles cannot be expected even after writing.
  • the data processing apparatus transitions from state 10 to state 13 or state 14, and from state 13 and state 14 to state 15.
  • the clue holding unit 15 of the present embodiment performs necessary processing on information that can be dynamically acquired from the data processing device (information on residence time) and holds the information. Specifically, information indicating the length of the residence time is held in 2 bits for each state.
  • the selection unit 2 When the data processing apparatus is in the state 10, the configuration rewriting unit 35 is requested to write the configuration information of the state 13 and the state 14 to the configuration information storage unit, and when the state transitions to the state 13 or the state 14, the state is retained. It can be predicted that the configuration information of the state 15 can be written.
  • the selection unit 2 obtains the clue information that the bit string is “01” corresponding to the state 10, that is, the residence time is short from the clue holding unit 15, for example, the configuration information of the state 13 is started to be written. If the transition to the state 14 immediately follows and the probability of transition to the state 13 or the state 14 is 50% even when the prediction of the prediction holding unit 11 is combined, the configuration information of the state 13 is greatly written. A branch penalty can be expected. In that case, the occurrence of a branch penalty can be prevented by not requesting writing of configuration information while the state 10 is staying.
  • the prediction updating unit A12 1 of the present embodiment based on the handhold information obtained from handhold holding unit 15, so as not to register the transition destination candidates preload request is issued to the transition prediction order list.
  • the data processing device transitions from state 3 to state 4, state 5, state 6, state 7, or state 8, for example.
  • state 8 it is assumed that the data processing apparatus transitions to state 8 when an error occurs in state 3, issues a preload request when the transition to state 8 is confirmed, and proceeds to the subsequent processing.
  • the clue holding unit 15 of the present embodiment performs necessary processing on information that can be dynamically acquired from the data processing apparatus (presence / absence of a preload request) and holds the information.
  • each state has a bit string that matches the number of transition destination candidates that can branch from that state, the initial value of the bit corresponding to each branch destination candidate that can branch is set to “0”, and a preload request is issued The value of the bit corresponding to the transition destination candidate that has transitioned without being changed is changed to “1”.
  • the clue holding unit 15 holds “0” in the bit corresponding to the state 8 and predicts It is a transition destination candidate that is not covered. Further, when the state 3 changes to the state 4, 5, 6, 7, the preload request is not issued in the past, the clue holding unit 15 sets “1” in the bits corresponding to the states 4, 5, 6, 7. Is used as a transition destination candidate for prediction. In this case, the prediction update unit A registers the transition destination candidates whose bit value held by the clue holding unit 15 is 1, that is, the states 4, 5, 6, and 7 in the transition prediction order list, and the bit value Is not registered in the transition prediction order list.
  • the configuration rewriting unit 35 is not requested to write the configuration information, so that the transition destination The possibility that the configuration information is held in the configuration information storage unit is further increased. Therefore, the waiting time due to waiting for the rewriting of the configuration information in the configuration information storage unit is further reduced, so that the processing performance (throughput) of the data processing apparatus is improved as compared with the second embodiment.

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Abstract

　現在の状態から複数の状態への遷移が可能なデータ処理装置において、遷移する可能性に応じて順位付けられた、遷移先の候補となる状態を示す複数の状態番号から成る遷移予測順位リストを、データ処理装置の状態毎に作成して保持する。そして、現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報をデータ装置から受け取ると、該遷移情報を用いて遷移予測順位リストを更新する。

Description

多分岐予測方法及び装置
　本発明は、現在の状態から多方向に分岐する遷移先の状態を予測するための多分岐予測方法及び装置に関し、特に再構成可能デバイスから成るデータ処理装置に好適な多分岐予測方法及び装置に関する。
　ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）やＭＰＵ（Micro　Processor　Unit）を用いるデータ処理装置は、複数の命令によって記述されたオブジェクトコード及び処理対象となるデータが格納されるメモリを備え、ＣＰＵやＭＰＵによりメモリに格納された命令やデータを順次読出して各種の処理を実行する。
　このとき、ＣＰＵやＭＰＵは、各命令を、メモリからの命令の取得、取得した命令の解読、データの準備、命令の実行、実行結果のメモリへの書き戻し等の複数の段階に分割して実行する。近年のＣＰＵやＭＰＵは、これら各段階の処理を独立して動作させることにより、先の命令の処理が終了する前に次の命令の処理を開始する、いわゆるパイプライン動作により処理速度を向上させている。
　ＣＰＵやＭＰＵがパイプライン動作で命令を実行する場合、取得した命令を解読して分岐命令であることが判明すると、該分岐命令の後続の命令については、既に開始していた解読等の処理を中断し、それまでの処理結果を破棄し、分岐先の命令を取得して解読からやり直す必要がある（分岐のペナルティ）。
　そこで、命令列が遷移する方向を予測し、予測した命令をパイプライン動作で処理すれば、予測が的中したときには分岐のペナルティ無しに命令列を実行できる。なお、近年のＣＰＵやＭＰＵで用いる分岐命令は、ある特定のアドレスに移行するか該分岐命令の後続の命令に移行する、２分岐を指示する命令がほとんどである。
　ところで、複数の命令を並列に処理することが可能な複数の論理回路を備え、該論理回路の構成をソフトウェアによって変更できるデータ処理装置として、コンフィギュアラブルプロセッサ（再構成デバイス）がある。コンフィギュアラブルプロセッサは、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）とリコンフィギュアラブルプロセッサとに大別される。
　リコンフィギャラブルプロセッサとしては、ＤＲＰ（Dynamic　Reconfigurable　Processor）が知られている。ＤＲＰについては、例えば特許文献１～６にその詳細が記載されている。
　ＤＲＰは、演算を実行する演算部と、演算部の動作を制御する制御部とを備えている。演算部は、小規模な複数の演算器とそれらの接続を切り替える相互接続部とを備え、各演算器及び相互接続部に対する命令コードを書き換え、該命令コードにしたがって各演算器の接続を切り換えることで所望の機能を実現する回路を構成できる。
　ＤＲＰでは、限られた記憶容量のメモリ（構成情報記憶部）により、複数の処理（状態）で必要な演算器やその接続を示す、各状態を実現するための構成情報を一時的に保持しておき、該構成情報を必要に応じて書き換えることで、より多くの状態への遷移を可能にしている。そのための処理方法については、例えば特許文献７～９に記載されている。
　近年のＣＰＵやＭＰＵには、分岐による遷移先を予測する方法が周知の技術として既に組み込まれているが、上述したように、そのほとんどの分岐命令は２分岐を指示する命令である。
　それに対して、上述した再構成デバイスでは、多分岐を扱うことが可能である。多分岐による遷移先の予測方法は、例えば非特許文献１等で提案されている。この背景技術には、４分岐を扱うデータ処理装置において、最も遷移する確率が高い状態を遷移先として予測する方法が記載されている。
　再構成デバイスでは、上述したように構成情報記憶部で複数の状態に対応する構成情報を一時的に保持しておき、該構成情報にしたがって各演算器の接続を切り換えることで所望の機能を実現する。この構成情報記憶部の記憶容量は限られているため、全ての状態の構成情報を保持しておくことはできず、遷移先の状態の構成情報が無ければ、該構成情報を構成情報記憶部に書き込む必要がある。
　したがって、多分岐による遷移先の状態を正確に予測し、予測した遷移先の構成情報を構成情報記憶部に事前に格納しておけば、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを待つ必要が無くなるため、データ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
　しかしながら、上述したように、背景技術の遷移先の予測方法では、予測する遷移先が１つであり、予測が外れる可能性が高い。そのため、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みが頻繁に発生し、構成情報の書き込みを待つことによる待機時間が長くなるため、データ処理装置のスループットが低下してしまう。
先行技術文献
特開２０００－１３８５７９号公報 特開２０００－２２４０２５号公報 特開２０００－２３２３５４号公報 特開２０００－２３２１６２号公報 特開２００３－０７６６６８号公報 特開２００３－０９９４０９号公報 特開２００５－２２２１４１号公報 特開２００５－２２２１４２号公報 特開２００７－１７９３５８号公報 Kishore　N.　Menezes　Sumedh　W.　Sathaye　Thomas　M.　Conteが"Path　Prediction　for　High　Issue-Rate　Processors",　IEEE　PACT,　pp.　178-188,　1997.
発明の概要
　そこで、本発明は、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを待つことによる待機時間を低減してデータ処理装置の処理性能を向上できる多分岐予測方法及び装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本発明の多分岐予測方法は、現在の状態から複数の状態への遷移が可能なデータ処理装置の、前記遷移先の状態を予測するための多分岐予測方法であって、
　遷移する可能性に応じて順位付けられた、前記遷移先の候補となる状態を示す複数の状態番号から成る遷移予測順位リストを、前記データ処理装置の前記状態毎に作成し、
　前記現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報を前記データ装置から受け取ると、前記遷移情報を用いて前記遷移予測順位リストを更新する方法である。
　一方、本発明の多分岐予測装置は、現在の状態から複数の状態への遷移が可能なデータ処理装置の、前記遷移先の状態を予測するための多分岐予測装置であって、
　遷移する可能性に応じて順位付けられた、前記遷移先の候補となる状態を示す複数の状態番号から成る遷移予測順位リストを、前記データ処理装置の前記状態毎に保持する予測保持部と、
　前記現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報を前記データ装置から受け取ると、前記遷移情報を用いて前記遷移予測順位リストを更新する予測更新部と、
を有する。
図１は、第１の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図２は、第２の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図３は、第３の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図４は、第４の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図５は、第５の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図６は、第６の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図７は、第７の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図８は、第１実施例の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図９は、遷移予測順位リストの更新処理の実現例を示す回路図である。 図１０は、データ処理装置による処理対象の一例を示す状態遷移図である。 図１１は、状態３に対応する遷移予測順位リストの一例を示す模式図である。 図１２は、第２実施例の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図１３Ａは、第２実施例の予測更新部が備えるカウンタ及び遷移間隔履歴リストの一例を示す模式図である。 図１３Ｂは、図１３Ａに示したカウンタ及び遷移間隔履歴リストを更新する様子を示す模式図である。 図１３Ｃは、図１３Ｂに示した更新処理による、更新後のカウンタ及び遷移間隔履歴リストの一例を示す模式図である。 図１３Ｄは、図１３Ｃに示したカウンタ及び遷移間隔履歴リストを用いた遷移予測順位リストの更新方法の一例を示す模式図である。 図１４は、データ処理装置の状態の遷移に対してカウンタ及び遷移間隔履歴リストが変化している様子を示す模式図である。 図１５は、第２実施例の予測更新部が備えるカウンタ及び遷移間隔履歴リストの他の例を示す模式図である。 図１６は、第３実施例の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。 図１７は、図１６に示した予測部が備える手掛保持部の一例を示す模式図である。
発明を実施するための形態
　次に本発明について図面を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
　図１は第１の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、第１の実施の形態の多分岐予測装置は、予測保持部１１、予測更新部１２及び選択部２を備えている。
　予測保持部１１は、状態毎に、該状態からの遷移先候補の状態を示す複数の状態番号を遷移予測順位リストとして保持する。各遷移予測順位リストには、予め決められた数の遷移先候補の状態番号が、次に遷移する可能性が最も高い最上位の遷移先候補から最も低い最下位の遷移先候補まで順に登録される。
　予測保持部１１は、データ処理装置から現在の状態を示す情報（現状態情報）を受け取ると、該状態に対応する遷移予測順位リストを選択部２及び予測更新部１２に通知する。
　選択部２は、遷移予測順位リストに登録された遷移先候補のうち、順位が高く、かつ構成情報が構成情報記憶部で保持されていない遷移先候補の状態を選択し、該状態の状態番号を出力する。
　選択部２は、予測保持部１１から遷移予測順位リストを受け取ると、該遷移予測順位リスト内の上位の遷移先候補の状態から順に、該状態番号に対応する構成情報が構成情報記憶部で保持されているか否かを判定する。構成情報の有無については、データ処理装置から通知される在非情報を用いる。
　選択部２は、構成情報記憶部に遷移先候補の構成情報が有る場合、構成情報記憶部に構成情報を書き込む必要が無いため、次の順位の遷移先候補に対する判定処理へ移行する。構成情報記憶部に遷移先候補の構成情報が無い場合は、その構成情報を構成情報記憶部に書き込むようデータ処理装置に要求する。
　予測更新部１２は、データ処理装置から通知される実際の状態遷移に基づいて遷移予測順位リストを更新する。予測更新部１２には、予測保持部１１から現在の状態に対応する遷移予測順位リストが通知されると共に、データ処理装置が現在の状態から次に実際に遷移した状態の状態番号が遷移情報として通知される。
　予測更新部１２は、遷移情報で通知された状態番号が遷移予測順位リストに有る（予測が当たった）場合は、その状態（遷移先候補）の順位を一つ上位の遷移先候補と入れ替える。但し、その状態が既に最上位である場合は入れ替えを行わない。
　遷移情報で通知された状態番号が遷移予測順位リストに無い（予測が外れた）場合は、遷移予測順位リストの予め決められた順位にその状態の状態番号を挿入し、それ以下の遷移先候補の順位を一つずつ下げる。その場合、最下位の遷移先候補は遷移予測順位リストから削除される。予測更新部１２は、このようにして更新した遷移予測順位リストを、予測保持部１１で保持している、対応する状態の遷移予測順位リストと置き換える。
　本実施形態の多分岐予測装置は、以上の処理をデータ処理装置の状態毎に繰り返し実行する。
　なお、遷移予測順位リストの更新処理は、上述した方法に限定されるものではない。例えば、通知された現在の状態番号が遷移予測順位リストに有る場合、その状態（遷移先候補）の順位を一つ上位の遷移先候補と入れ替えるだけでなく、二つあるいは三つ上位の遷移先候補と入れ替えてもよい。
　また、通知された現在の状態番号が遷移予測順位リストにない場合、その状態（遷移先候補）を遷移予測順位リストの予め決められた順位に挿入するだけでなく、最下位の遷移先候補とする方法、あるいは最上位の遷移先候補とする方法（ＬＲＵ（Least　Recently　Used）とも呼ばれる）もある。
　また、図１に示す選択部２、予測保持部１１及び予測更新部１２は、それぞれ独立して備える必要はない。例えば、任意の構成要素が他の構成要素に含まれていてもよく、複数の構成要素が一体となった構成でもよい。例えば、予測保持部１１と予測更新部１２とが一体の構成であってもよい。
　また、図１に示す選択部２、予測保持部１１及び予測更新部１２は、その全てを１つの装置内に備える必要はない。例えば、選択部２を他の装置に含む構成や他の装置が備えるＭＰＵ等で実現してもよい。
　さらに、図１に示す選択部２、予測保持部１１及び予測更新部１２は、プログラムにしたがって動作するＣＰＵやＭＰＵで実現することも可能である。
　以上の各構成要素に対する要件は、第１の実施の形態だけでなく、以下に記載する第２の実施の形態～第７の実施の形態にも適用できる。
　本実施形態によれば、遷移予測順位リストに基づいて各状態の遷移先候補の構成情報を構成情報記憶部で保持することで、構成情報記憶部に遷移先の状態の構成情報が存在する確率が上昇する。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを待つことによる待機時間が低減するため、データ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
（第２の実施の形態）
　図２は第２の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図２に示すように、第２の実施の形態の多分岐予測装置は、予測保持部１３、予測更新部１２及び選択部２を備えている。
　第２の実施の形態の多分岐予測装置は、予測保持部１３が、ある状態とその前の状態の組毎に遷移予測順位リストを備える点で第１の実施の形態と異なっている。
　予測保持部１３は、データ処理装置から通知された状態とその前の状態の組毎に、次に遷移する遷移先候補の状態を示す複数の状態番号を遷移予測順位リストとして保持する。各遷移予測順位リストには、予め決められた数の遷移先候補の状態番号が、次に遷移する可能性が最も高い最上位の遷移先候補から最も低い最下位の遷移先候補まで順に登録される。
　予測保持部１３は、データ処理装置から現在の状態を示す情報（現状態情報）を受け取ると、該状態に対応する遷移予測順位リストを選択部２及び予測更新部１２に通知する。
　選択部２は、遷移予測順位リストに登録された遷移先候補のうち、順位が高く、かつ構成情報が構成情報記憶部で保持されていない遷移先候補の状態を選択し、該状態の状態番号を出力する。
　選択部２は、予測保持部１３から遷移予測順位リストを受け取ると、該遷移予測順位リスト内の上位の遷移先候補から順に、その状態番号に対応する構成情報が構成情報記憶部で保持されているか否かを判定する。構成情報の有無については、データ処理装置から通知される在非情報を用いる。
　選択部２は、構成情報記憶部に遷移先候補の構成情報が有る場合、構成情報記憶部に構成情報を書き込む必要が無いため、次の順位の遷移先候補に対する判定処理へ移行する。構成情報記憶部に遷移先候補の構成情報が無い場合は、その構成情報を構成情報記憶部に書き込むようデータ処理装置に要求する。
　予測更新部１２は、データ処理装置から通知される実際の状態遷移に基づいて遷移予測順位リストを更新する。予測更新部１２には、予測保持部１３から現在の状態とその前の状態の組に対応する遷移予測順位リストが通知されると共に、データ処理装置が現在の状態から次に実際に遷移した状態の状態番号が遷移情報として通知される。
　予測更新部１２は、遷移情報で通知された状態番号が遷移予測順位リストに有る（予測が当たった）場合は、その状態（遷移先候補）の順位を一つ上位の遷移先候補と入れ替える。但し、その状態が既に最上位である場合は入れ替えを行わない。
　遷移情報で通知された状態番号が遷移予測順位リストに無い（予測が外れた）場合は、遷移予測順位リストの予め決められた順位にその状態の状態番号を挿入し、それ以下の遷移先候補の順位を一つずつ下げる。その場合、最下位の遷移先候補は遷移予測順位リストから削除される。予測更新部１２は、このようにして更新した遷移予測順位リストを、予測保持部１１で保持している、対応する状態の組の遷移予測順位リストと置き換える。
　本実施形態の多分岐予測装置は、以上の処理をデータ処理装置の状態毎に繰り返し実行する。
　なお、上記説明では、現在の状態とその前の状態の組毎に遷移予測順位リストを生成する例を示したが、現在の状態とその前の状態の数、すなわち各組の履歴数は多分岐予測装置の演算資源が足りる範囲内であれば増やしてもよい。但し、各組の履歴数を増やすと処理速度が遅くなるため、本発明の効果が低減する。
　本実施形態によれば、遷移予測順位リストに基づいて現在の状態とその前の状態の組に対応する遷移先候補の構成情報を構成情報記憶部に保持させることで、以前の状態によって現在の状態からの遷移先が異なる場合でも、より適切な遷移先候補を選択できる。そのため、構成情報記憶部に遷移先の状態の構成情報が存在する確率が上昇する。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換えを待つことによる待機時間が低減して、データ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
（第３の実施の形態）
　図３は第３の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図３に示すように、第３の実施の形態の多分岐予測装置は、予測保持部１１、予測更新部１２及び選択部２を備えている。
　第３の実施の形態の多分岐予測装置は、予測更新部１２による遷移予測順位リストの更新方法が第１の実施の形態と異なっている。
　予測保持部１１は、状態毎に、該状態からの遷移先候補の状態を示す複数の状態番号を遷移予測順位リストとして保持する。各遷移予測順位リストには、予め決められた数の遷移先候補の状態番号が、次に遷移する可能性が最も高い最上位の遷移先候補から最も低い最下位の遷移先候補まで順に登録される。予測保持部１１は、データ処理装置から現在の状態を示す情報（現状態情報）を受け取ると、該状態に対応する遷移予測順位リストを選択部２に通知する。
　選択部２は、遷移予測順位リストに登録された遷移先候補のうち、順位が高く、かつ構成情報が構成情報記憶部で保持されていない遷移先候補の状態を選択し、該状態の状態番号を出力する。
　選択部２は、予測保持部１１から遷移予測順位リストが通知されると、該遷移予測順位リスト内の上位の遷移先候補の状態から順に、該状態番号に対応する構成情報が構成情報記憶部で保持されているか否かを判定する。構成情報の有無については、データ処理装置から通知される在非情報を用いる。
　選択部２は、構成情報記憶部に遷移先候補の構成情報が有る場合、構成情報記憶部に構成情報を書き込む必要が無いため、次の順位の遷移先候補に対する判定処理に移行する。構成情報記憶部に遷移先候補の構成情報が無い場合は、その構成情報を構成情報記憶部に書き込むようデータ処理装置に要求する。
　予測更新部１２は、データ処理装置から通知される実際の状態遷移に基づいて遷移予測順位リストを更新する。さらに、本実施形態の予測更新部１２は、状態毎に、各遷移先候補の遷移間隔（同じ遷移先候補の状態に再び遷移するまでの遷移数）を保持する履歴保持部１４を備えている。履歴保持部１４は、遷移先候補の状態毎に遷移間隔を計数するカウンタと、遷移先候補の状態毎に、該カウンタの計数結果（遷移間隔）を複数保持する遷移間隔履歴リストとを備えている。
　本実施形態の予測更新部１２は、履歴保持部１４が備える、カウンタで計数した遷移間隔の値に対して、遷移間隔履歴リストで保持している遷移間隔の一致数が多いほど、対応する遷移先候補を上位とする、遷移予測順位リストを予測保持部１１に通知する。
　本実施形態の多分岐予測装置は、以上の処理をデータ処理装置の状態毎に繰り返し実行する。
　なお、本実施形態では、カウンタで計数した遷移間隔の値に対して、遷移間隔履歴リストで保持している遷移間隔の一致数が多いほど、対応する遷移先候補を上位とする例を示したが、遷移予測順位リスト内で上位とする遷移先候補はこれに限定するものではない。例えば任意の遷移先候補で２種類の遷移間隔が交互に発生している場合は、２つ前や４つ前に実際に遷移した状態を遷移先候補として上位にすることも考えられる。
　本実施形態によれば、遷移間隔履歴リストに基づいて遷移予測順位リストを更新するため、処理対象であるオブジェクトコードの特性に応じて遷移先候補を選択できる。そのため、予測の精度がより向上して構成情報記憶部に遷移先の状態の構成情報が存在する確率が上昇する。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換えを待つことによる待機時間が低減するため、データ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
（第４の実施の形態）
　図４は第４の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図４に示すように、第４の実施の形態の多分岐予測装置は、２組の予測保持部１１（図４では１１１、１１２）及び予測更新部１２（図４では１２１、１２２）を備え、それら２組の予測保持部１１及び予測更新部１２が１つの選択部２を共有する構成である。なお、予測保持部１１及び予測更新部１２は、２組に限定されるものではなく、何組であってもよい。
　本実施形態の多分岐予測装置が備える選択部２は、各予測保持部１１による予測結果の当否を判定し、該判定結果を蓄積して実際の状態遷移に対する予測結果の当否確率を求め、どの予測保持部１１で保持している遷移予測順位リストを用いるかを判定する。すなわち、より高い確率で予測が正解する予測保持部１１の遷移予測順位リストを用いて、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みをデータ処理装置に要求する。
　予測保持部１１及び予測更新部１２のその他の構成及び動作は、上述した第１の実施の形態から第３の実施の形態で示した多分岐予測装置と同様であるため、その説明は省略する。
　本実施形態によれば、複数の予測方法の利点を併せ持つことができるため、構成情報記憶部に遷移先の状態の構成情報が存在する確率がより上昇する。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換えを待つことによる待機時間がより低減するため、データ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
（第５の実施の形態）
　図５は第５の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図５に示すように、第５の実施の形態の多分岐予測装置は、図１に示した第１の実施の形態の多分岐予測装置に手掛保持部１５を追加した構成である。
　手掛保持部１５は、予測保持部１１や予測更新部１２で取り扱わない、現状態情報や遷移情報以外にデータ処理装置から動的に取得できる情報を各状態に対応して保持する。これらの情報は、予測保持部１１や予測更新部１２による予測の手掛りとして利用するものである。手掛保持部１５は、データ処理装置から取得した情報に所要の加工処理を実施した後、保持してもよい。
　本実施形態の多分岐予測装置が備える予測更新部１２は、データ処理装置から通知される実際の状態遷移に加えて、手掛保持部１５で保持している状態毎の情報（手掛情報）を用いて遷移予測順位リストを更新する。
　予測保持部１１及び予測更新部１２のその他の構成及び動作は、上述した第１の実施の形態から第３の実施の形態で示した多分岐予測装置と同様であるため、その説明は省略する。
（第６の実施の形態）
　図６は第６の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図６に示すように、第６の実施の形態の多分岐予測装置は、図４に示した第４の実施の形態の多分岐予測装置に手掛保持部１５を追加した構成である。
　手掛保持部１５は、予測保持部１１や予測更新部１２で取り扱わない、現状態情報や遷移情報以外にデータ処理装置から動的に取得できる情報を各状態に対応して保持する。これらの情報は、予測保持部１１や予測更新部１２による予測の手掛りとして利用するものである。手掛保持部１５は、データ処理装置から取得した情報に所要の加工処理を実施した後、保持してもよい。
　本実施形態の多分岐予測装置が備える選択部２は、各予測保持部１１による予測結果の当否確率に基づき、どの予測保持部１１で保持している遷移予測順位リストを用いるかを判定すると共に、手掛保持部１５で保持している状態毎の情報（手掛情報）を用いて、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みをデータ処理装置に要求する。
　予測保持部１１及び予測更新部１２のその他の構成及び動作は、上述した第１の実施の形態から第３の実施の形態で示した多分岐予測装置と同様であるため、その説明は省略する。
（第７の実施の形態）
　図７は第７の実施の形態の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図７に示すように、第７の実施の形態の多分岐予測装置は、第５の実施の形態で示した予測保持部１１、予測更新部１２及び手掛保持部１５を備える予測部を複数台備える構成である。なお、手掛保持部１５は、予測部毎に備える必要はなく、多分岐予測装置内に１台だけ備える構成であってもよい。図７は、各予測部及び選択部２で１台の手掛保持部１５を共通に利用する構成例を示している。
　また、本実施形態の多分岐予測装置は、全ての予測部に手掛保持部１５を備える構成である必要はなく、第１の実施の形態～第３の実施の形態で示した手掛保持部１５を持たない予測部を含んでいてもよい。
　さらに、手掛保持部１５から選択部２及び各予測更新部１２に供給する手掛情報は同一であってもよく、異なっていてもよい。
　本実施形態の多分岐予測装置が備える選択部２は、各予測保持部１１による予測結果の当否確率に基づき、どの予測保持部１１で保持している遷移予測順位リストを用いるかを判定すると共に、手掛保持部１５で保持している状態毎の情報（手掛情報）を用いて、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みをデータ処理装置に要求する。
　また、本実施形態の多分岐予測装置が備える予測更新部１２は、データ処理装置から通知される実際の状態遷移に加えて、手掛保持部１５で保持している状態毎の情報（手掛情報）を用いて遷移予測順位リストを更新する。
　予測保持部１１及び予測更新部１２のその他の構成及び動作は、上述した第１の実施の形態から第３の実施の形態で示した多分岐予測装置と同様であるため、その説明は省略する。
　次に本発明の実施例について図面を用いて説明する。
　（第１実施例）
　第１実施例は、データ処理装置として上記特許文献１に記載されたＤＲＰを用い、該ＤＲＰに第１の実施の形態で示した多分岐予測装置を備える例である。
　図８は第１実施例の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図８に示すように、本実施例のデータ処理装置（ＤＲＰ）は、演算部４、制御部３及び予測部２を有する。
　演算部４は、演算を実行するアレイ状に配置された複数のプロセッサエレメント（ＰＥ）４１と、制御部３よりも少数の状態を管理する補助制御部４２とを有する。
　プロセッサエレメント４１は、レジスタファイル（ＲＦＵ）、ＡＬＵ、データ処理演算器（ＤＭＵ）及び命令メモリを備え、上記構成情報にしたがって他のプロセッサエレメント４１と接続される。上記構成情報記憶部は、例えば命令メモリに備えている。
　制御部３は、状態管理部３１、構成番号変換部３２及び構成書換部３５を備えた、上記ＤＲＰの状態遷移管理部（ＳＴＣ）に相当する。
　予測部１は、本発明の多分岐予測装置に相当し、予測保持部１１、選択部２及び予測更新部１２を有する。
　予測保持部１１は、状態毎に、例えば上位３つの遷移先候補の状態の状態番号を保持できるメモリを有する。
　選択部２は、構成書換部３５に対して構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを要求（構成要求）すると共に、構成書換部３５から該構成要求を受理したか否かを示す回答を受け取る。
　図８に示すデータ処理装置の起動時、予測保持部１１は、状態管理部３１で保持している構成情報を受け取り、仮の遷移予測順位リストとして保持する。
　予測保持部１１は、制御部３及び演算部４が動作を開始し、制御部３から現在の状態を示す現状態情報を受け取ると、該状態に対応する遷移予測順位リストを選択部２及び予測更新部１２に送信する。
　選択部２は、制御部３から通知される、構成情報記憶部で保持している構成情報に対応する状態を示す情報（在非情報）を受けとり、該在非情報を用いて予測保持部１１から受け取った遷移予測順位リストから構成情報記憶部で保持された構成情報に対応する状態（遷移先候補）を削除する。そして、遷移予測順位リストに残った遷移先候補のうち、最上位の遷移先候補に対応する構成情報を構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求（構成要求）する。
　構成書換部３５は、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換え処理を行っている場合は、その書き換え処理を優先して実行する。構成書換部３５は、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換え処理を行っていないとき、予測部１から発行される構成要求を受理する。但し、構成書換部３５に対して演算部４からの遷移要求、または構成番号変換部３２からの書き換え要求が発行されている場合は、そちらの処理を優先して実行する。
　構成書換部３５は、予測部１からの構成要求を受け付けることができない場合、その旨を予測部１に回答する。構成書換部３５に対して予測部１からの構成要求のみが発行されている場合、構成書換部３５は予測部１から発行された構成要求を受理し、構成要求を受理した旨を示す回答を予測部１に返信する。
　選択部２は、構成要求を送信すると、該構成要求に対する回答を受信するまで待機し、構成要求を受理した旨を示す回答を受信すると、遷移予測順位リストに残った遷移先候補のうち、構成要求が受理された最上位の遷移先候補を削除する。そして、最上位の遷移先候補を削除することで最上位に繰り上がった遷移先候補に対応する構成情報を構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求する。
　選択部２は、以降、構成書換部３５により構成要求が受理されなくなるか、遷移予測順位リスト内の遷移先候補が無くなるまで同様の処理を繰り返す。
　選択部２は、遷移予測順位リスト内の遷移先候補が無くなると、データ処理装置で状態遷移が発生するまで何も処理を実行しない。また、構成書換部３５から構成要求を受理できない旨の回答を受信した場合は、当該遷移予測順位リストを廃棄し、次に状態遷移が発生するまで何も処理を実行しない。
　予測更新部１２は、遷移予測順位リストを予測保持部１１から受け取ると、データ処理装置で状態遷移が発生するまで待機する。状態遷移が発生し、その遷移先を示す遷移情報が制御部３から通知されると、遷移予測順位リストと通知された遷移情報に基づいて新しい遷移予測順位リストを作成する。
　予測更新部１２は、遷移予測順位リストに登録された状態（遷移先候補）への遷移が発生した場合、その状態（遷移先候補）の順位を一つ上位の遷移先候補と入れ替える。
　また、予測更新部１２は、遷移予測順位リストに登録されていない状態（遷移先候補）への遷移が発生した場合、その状態を第２位の遷移先候補とし、第２位であった遷移先候補を第３位に下げ、第３位であった遷移先候補を遷移予測順位リストから削除する。新しい遷移予測順位リストは、予測保持部１１が保持している対応する状態の遷移予測順位リストと入れ替える。
　上記予測更新部１２による遷移予測順位リストの更新処理は、例えば図９に示すような論理回路（ハードワイヤード回路）で実現できる。なお、予測更新部１２は、論理回路で実現する構成に限定されるものではなく、例えばプログラマブルアレイ回路で実現してもよく、プログラムにしたがって動作するＣＰＵやＭＰＵで実現してもよい。
　以下、図１０に示す状態遷移を実現するオブジェクトコードにしたがってデータ処理装置（ＤＲＰ）が動作する場合を例にして、本実施例の多分岐予測装置の動作について説明する。
　図１０に示す状態遷移は、画像データ等を転送するパケット処理を想定したものであり、三重のループ内に複数の主処理を備えている。主処理のうち、状態４を経由するパスは初期化時に実行する処理であり、状態１０を経由するパスは通常動作時に実行する処理であり、状態８を経由するパスは障害発生時に実行する処理である。
　ここでは、データ処理装置（ＤＲＰ）が備える命令メモリ内の構成情報記憶部は８つの構成情報を保持できるものとし、状態３，５，７，１０，１２，１３，１４，１５の構成情報が構成情報記憶部で保持されているものとする。これらの状態は、補助制御部４２によって遷移が制御される、ＤＲＰ内で長期間滞留する状態である。また、ここでは、データ処理装置（ＤＲＰ）が状態１→２→３→４→９→１２→１５→３→７→１０→１４→１５→３→５→１０→１３→１５→３の順に遷移し、現在、状態３であるとする。
　データ処理装置（ＤＲＰ）が状態３に遷移したことが制御部３から予測部１に通知されると、予測保持部１１は状態３に対応する遷移予測順位リストを選択部２及び予測更新部１２に送信する。遷移予測順位リストには、状態５が最上位（第１位）の遷移先候補として登録され、状態７が第２位の遷移先候補として登録され、状態４が第３位の遷移先候補として登録されているものとする。以下、このような遷移予測順位リストを（５－７－４）と表す。
　選択部２には、命令メモリの構成情報記憶部で保持された構成情報を示す在非情報が制御部３及び予測保持部１１を介して通知される。
　選択部２は、予測保持部１１から遷移予測順位リスト（５－７－４）を受け取ると、遷移予測順位リストの上位の遷移先候補から順に、その状態の構成情報が命令メモリの構成情報記憶部で保持されているか否かを判定する。
　ここでは、上述したように遷移予測順位リストの第１位の状態５及び第２位の状態７の構成情報が構成情報記憶部で保持されているため、選択部２は第３位の状態４の構成情報を命令メモリの構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求する。
　構成書換部３５は、構成番号変換部３２や演算部４からの要求が無く、構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを行っていないとき、選択部２からの構成要求を受理する旨の回答を選択部２に通知し、状態４の構成情報を構成情報記憶部に書き込む。このとき、状態４の構成情報を新たに書き込むことで構成情報記憶部から削除する構成情報の選択方法には様々な方法があるが、例えば遷移先候補に含まれない状態うち、最も過去に遷移した状態の構成情報を構成情報記憶部から削除する。具体的には、状態１２が最も過去に遷移した状態であり、かつ現在の状態３の遷移先候補に含まれていないため、状態１２の構成情報を状態４の構成情報で上書きする。
　選択部２は、構成情報記憶部に対する状態４の構成情報の書き込みの要求が受理された旨を構成書換部３５から受け取ると、遷移予測順位リストの全ての遷移先候補について、構成情報記憶部における構成情報の有無の調査を終了したことになるため、データ処理装置（ＤＲＰ）が次の状態に遷移するまで待機する。
　続いて、データ処理装置（ＤＲＰ）が状態３から状態６に遷移したとする。この場合、予測が外れたことになるが、予測更新部１２は、予測の当否に係わらず、制御部３から通知される、状態６に遷移したことを示す遷移情報を用いて遷移予測順位リストを更新する。
　状態３に対応する更新前の遷移予測順位リストの一例を図１１（ａ）に示す。
　図１１（ａ）に示すように、状態６は遷移予測順位リストに登録されていないため、予測更新部１２は、図９に示した論理回路を用いて、状態６の状態番号を遷移予測順位リストの第２位の遷移先候補として登録し、第２位の遷移先候補であった状態７の状態番号を第３位の遷移先候補に下げる。また、第３位の遷移先候補であった状態４の状態番号を遷移予測順位リストから削除する（図１１（ｂ））。予測更新部１２は、更新した状態３の新しい遷移予測順位リスト（５－６－７）（図１１（ｃ））を、予測保持部１１が保持している状態３の遷移予測順位リストと入れ替える。
　次に、データ処理装置（ＤＲＰ）が状態６、状態１０、状態１３、状態１５の順に遷移し、状態３に再び遷移した場合を考える。このとき、構成情報記憶部では、状態３，５，６，７，１０，１３，１４，１５の構成情報が保持され、予測保持部１１で保持している状態３の遷移予測順位リストは（５－６－７）である。
　データ処理装置（ＤＲＰ）が状態３に遷移したことが制御部３から予測部１に通知されると、予測保持部１１は状態３に対応する遷移予測順位リスト（５－６－７）を選択部２及び予測更新部１２に送信する。
　選択部２には、データ処理装置（ＤＲＰ）の命令メモリの構成情報記憶部で保持された構成情報を示す在非情報が制御部３及び予測保持部１１を介して通知される。
　選択部２は、予測保持部１１から遷移予測順位リスト（５－６－７）を受け取ると、遷移予測順位リストの上位の遷移先候補から順に、その状態の構成情報が命令メモリの構成情報記憶部で保持されているか否かを判定する。
　ここでは、上述したように遷移予測順位リストの全ての遷移先候補の構成情報が構成情報記憶部で保持されているため、選択部２はデータ処理装置（ＤＲＰ）が次の状態に遷移するまで待機する。
　続いて、データ処理装置（ＤＲＰ）が状態３から状態６に遷移したとする。その場合、予測が的中したことになる。予測更新部１２は、予測の当否に係わらず、制御部３から通知される、状態６に遷移したことを示す遷移情報を用いて遷移予測順位リストを更新する。
　予測更新部１２は、図９に示した論理回路を用いて、遷移予測順位リストの第２位の遷移先候補である状態６を第１位の遷移先候補として登録し、第１位の遷移先候補であった状態５を第２位の遷移先候補に下げる。遷移予測順位リストの第３位の状態７の順位は変更しない（図１１（ｄ））。
　予測更新部１２は、更新した状態３の新しい遷移予測順位リスト（６－５－７）（図１１（ｅ））を、予測保持部１１が保持している状態３の遷移予測順位リストと入れ替える。
　なお、本実施例では遷移予測順位リストに登録する遷移先候補数を３とし、遷移予測順位リストに登録されていない状態に遷移した場合、該状態を第２位の遷移先候補とする例を示しているが、上述したようにこれらの遷移先候補の登録方法については他の方法を採用してもよい。
　本実施例のように、遷移先候補に対して順位を付与し、多分岐による遷移先候補を予測し、該予測結果により遷移する可能性の高い状態から順に各々に対応する構成情報を構成情報記憶部に書き込むことで、遷移先の構成情報を構成情報記憶部で保持している可能性がより高まる。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換えを待つことによる待機時間が低減するため、データ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
　（第２実施例）
　第２実施例は、データ処理装置として上記特許文献１に記載されたＤＲＰを用い、該ＤＲＰに第４の実施の形態で示した多分岐予測装置を備える例である。上述したように第４の実施の形態の多分岐予測装置は、複数組の予測保持部及び予測更新部を備える構成である。第２実施例の多分岐予測装置は、第２の実施の形態で示した予測保持部及び予測更新部と、第３の実施の形態で示した予測保持部及び予測更新部を備えているものとする。
　図１２は第２実施例の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図１２に示すように、本実施例のデータ処理装置（ＤＲＰ）は、演算部４、制御部３及び予測部１を有する。
　演算部４は、演算を実行するアレイ状に配置された複数のプロセッサエレメント（ＰＥ）４１と、制御部３よりも少数の状態を管理する補助制御部４２とを有する。
　プロセッサエレメント４１は、レジスタファイル（ＲＦＵ）、ＡＬＵ、データ処理演算器（ＤＭＵ）、命令メモリを備え、上記構成情報にしたがって他のプロセッサエレメント４１と接続される。上記構成情報記憶部は、例えば命令メモリに備えている。
　制御部３は、状態管理部３１、構成番号変換部３２及び構成書換部３５を備えた、ＤＲＰの状態遷移管理部（ＳＴＣ）に相当する。
　予測部１は、本発明の多分岐予測装置に相当し、２組の予測保持部１１及び予測更新部１２及び選択部２を有する。予測保持部１１１及び予測更新部１２１は第２の実施の形態で示した構成であり、予測保持部１１２及び予測更新部１２２は第３の実施の形態で示した構成である。
　予測保持部１１１（以下、予測保持部Ａと称す）は、現在の状態とその前の状態の組毎に、上位３つの遷移先候補の状態の状態番号を保持できるメモリを有する。
　予測保持部１１２（以下、予測保持部Ｂと称す）は、状態毎に、上位３つの遷移先候補の状態の状態番号を保持できるメモリを有する。
　選択部２は、予測保持部Ａ及び予測保持部Ｂで保持する、状態毎または状態の組毎の遷移予測順位リストで示される予測結果の当否確率を求め、予測保持部Ａまたは予測保持部Ｂで保持している遷移予測順位リストのうち、より高い確率で予測が正解する遷移予測順位リストを選択する。また、選択した遷移予測順位リストを用いて構成書換部３５に対して構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを要求（構成要求）すると共に、構成書換部３５から該構成要求を受理したか否かを示す回答を受け取る。なお、選択部２は、いずれか一方の遷移予測順位リストを選択する方法に限らず、例えば、予測結果の当否確率に基づいて、２つの遷移予測順位リストから構成情報の書き込みを要求する状態を選択してもよい。
　図１２に示すデータ処理装置の起動時、予測保持部Ａ，Ｂは、遷移予測順位リストを保持していない。
　予測保持部Ａ，Ｂは、制御部３及び演算部４が動作を開始し、制御部３から現在の状態を示す現状態情報を受け取ると、該状態に対応する遷移予測順位リストを選択部２及び予測更新部１２に送信する。この段階では遷移予測順位リスト内の遷移先候補数はゼロである。
　選択部２は、制御部３から通知される、構成情報記憶部で保持している構成情報の有無を示す情報（在非情報）を受けとる。ここでは、遷移予測順位リスト内の遷移先候補数がゼロであるため、構成書換部３５に対して構成情報の書き込みを要求しない。
　予測更新部Ａ，Ｂは、遷移予測順位リストを予測保持部Ａ，Ｂから受け取ると、データ処理装置（ＤＲＰ）で実際に状態遷移が発生するまで待機する。状態遷移が発生し、その遷移先を示す遷移情報が制御部３から通知されると、遷移予測順位リストと遷移情報に基づいて新しい遷移予測順位リストを作成する。
　予測更新部Ａは、遷移情報にしたがって実際に遷移した状態の状態番号を遷移先候補として遷移予測順位リストに順次登録する。ここで、遷移予測順位リストに登録された状態（遷移先候補）への遷移が発生した場合は、その状態（遷移先候補）の順位を一つ上位の遷移先候補と入れ替える。遷移予測順位リストの遷移先候補が３未満の場合は、空いている最上位の遷移先候補に遷移情報で通知された状態の状態番号を登録する。
　また、予測更新部Ａは、遷移予測順位リストに登録されていない状態（遷移先候補）への遷移が発生した場合、その状態を第２位の遷移先候補として登録し、第２位であった遷移先候補を第３位に下げ、第３位であった遷移先候補を遷移予測順位リストから削除する。新しい遷移予測順位リストは、予測保持部Ａが保持している対応する状態の遷移予測順位リストと入れ替える。
　予測更新部Ｂは、遷移情報により実際に遷移した状態が通知されると、各状態の遷移方向毎の遷移間隔履歴リストを作成する。
　予測更新部Ｂは、遷移情報により実際に遷移した状態が通知されると、その遷移先候補の状態に対応するカウンタの値を遷移間隔履歴リストへ格納し、該カウンタの値を１にする。また、該遷移先候補の状態以外の遷移先候補に対応するカウンタの値には１を加算する。
　また、予測更新部Ｂは、各遷移先候補に対応するカウンタの値と遷移間隔履歴リスト内の各値とを比較し、カウンタの値と一致する遷移間隔履歴リスト内の値の数が多い順に上位の遷移先候補とする遷移予測順位リストを作成する。新しい遷移予測順位リストは、予測保持部Ｂが保持している対応する状態の遷移予測順位リストと入れ替える。なお、カウンタの値と一致する遷移間隔履歴リスト内の値の数が等しい遷移先候補が複数ある場合は、カウンタの値がより大きい方を上位の遷移先候補とすればよい。
　以上の処理を状態の遷移毎に繰り返し実行することで、遷移先の状態を十分に高い精度で予測できる遷移予測順位リスト及び遷移間隔履歴リストが作成される。
　以下、図１０に示した状態遷移を実現するオブジェクトコードにしたがってデータ処理装置（ＤＲＰ）が動作する場合を例にして、本実施例の多分岐予測装置の動作について説明する。
　図１０に示した状態遷移は、画像データ等を転送するパケット処理を想定したものであり、三重のループ内に複数の主処理を備えている。主処理のうち、状態４を経由するパスは初期化時に実行する処理であり、状態１０を経由するパスは通常時に実行する処理であり、状態８を経由するパスはエラー発生時に実行する処理である。また、状態１は１２８回の遷移毎に１回通過し、状態２は１６回の遷移毎に１回通過するものとする。
　ここでは、データ処理装置（ＤＲＰ）が備える命令メモリ内の構成情報記憶部にて８つの構成情報が保持できるものとし、状態１，２，３，５，１０，１３，１４，１５の構成情報が構成情報記憶部で保持されているものとする。これらの状態は、補助制御部４２によって遷移が制御される、ＤＲＰ内で長期間滞留する状態である。また、ここでは、データ処理装置（ＤＲＰ）が図１０に示した状態遷移を多数回繰り返し実行し、現在、状態１５から状態３に遷移しているものとする。
　データ処理装置（ＤＲＰ）が状態３に遷移したことが制御部３から予測部１に通知されると、予測保持部Ａは、状態１５及び状態３の組に対応する遷移予測順位リストを選択部２及び予測更新部Ａに送信する。以下、このような状態の組を［１５－３］と表す。
　予測保持部Ａの遷移予測順位リストには、状態５が最上位（第１位）の遷移先候補として登録され、状態６が第２位の遷移先候補として登録され、状態７が第３位の遷移先候補として登録されているものとする。以下、このような遷移予測順位リストを（５－６－７）と表す。
　一方、予測保持部Ｂの遷移予測順位リストには、状態５が最上位（第１位）の遷移先候補として登録され、状態７が第２位の遷移先候補として登録され、状態６が第３位の遷移先候補として登録されているものとする。
　この場合、予測保持部Ａは状態３に対応する遷移予測順位リスト（５－６－７）を選択部２に送信し、予測保持部Ｂは状態３に対応する遷移予測順位リスト（５－７－６）を選択部２に送信する。このように予測保持部Ａの遷移予測順位リストと予測保持部Ｂの遷移予測順位リストは必ずしも一致するとは限らない。また、予測保持部Ａの遷移予測順位リストと予測保持部Ｂの遷移予測順位リストは遷移先候補数が異なることもある。
　選択部２には命令メモリの構成情報記憶部で保持された構成情報を示す在非情報が制御部３及び予測保持部Ａ，Ｂを介して通知される。
　選択部２は、予測保持部Ａから遷移予測順位リスト（５－６－７）を受け取り、予測保持部Ｂから遷移予測順位リスト（５－７－６）を受け取ると、過去の遷移予測の当否確率からいずれか一方の遷移予測順位リストを選択する。ここでは、予測保持部Ａの遷移予測順位リストの方がより予測が正解しているものとする。選択部２は、選択した遷移予測順位リストの上位の遷移先候補から順に、その状態の構成情報が命令メモリの構成情報記憶部で保持されているか否かを判定する。上述したように第１位の遷移先候補である状態５の構成情報が構成情報記憶部で保持されているため、選択部２は、第２位の状態６及び第３位の状態７の構成情報を命令メモリの構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求する。以降の構成書換部３５の動作は第１実施例と同様であるため、その説明は省略する。
　ここで、状態６の構成情報を命令メモリの構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求し、構成書換部３５が状態６の構成情報を構成情報記憶部に書き込んだ後にデータ処理装置（ＤＲＰ）が状態６に遷移した場合、予測が的中したことになる。仮に、選択部２が予測保持部Ｂの遷移予測順位リストを選択していた場合、構成書換部３５は先に状態７の構成情報を構成情報記憶部に書き込むため、状態７の構成情報を書き込んだ時点でデータ処理装置（ＤＲＰ）が状態６に遷移すると、構成情報記憶部に状態６の構成情報が無いために予測が外れたことになる。その場合、データ処理装置（ＤＲＰ）は状態６の構成情報の書き込みが完了するまで何も実行せずに待機する。選択部２は、このような予測結果の当否を保持して統計処理し、以降の遷移予測順位リストの選択時に利用する。
　遷移予測順位リストの選択方法には、より高い確率で予測が正解する遷移予測順位リストのみを選択する方法と、予測の当否確率に基づいて各遷移予測順位リストの遷移先候補にそれぞれ重みを付与し、重み付与後の遷移先候補からなる遷移予測順位リストを選択する方法とがある。本実施例では前者を採用する。後者は遷移先候補に対する重み付け等の処理を要するため、処理コストが上昇する。
　予測更新部Ａは、状態の組［１５－３］に対応する遷移予測順位リストを予測保持部Ａから受け取り、データ処理装置（ＤＲＰ）が状態６に遷移すると、第１実施例と同様の処理にて該遷移予測順位リストを更新し、新しい遷移予測順位リスト（６－５－７）を予測保持部Ａで保持している状態の組［１５－３］に対応する遷移予測順位リストと入れ替える。
　図１０に示した状態遷移では、状態３に関連して、状態の組［２－３］に対応する遷移予測順位リストと［１５－３］に対応する遷移予測順位リストの二つが存在する。また、データ処理装置（ＤＲＰ）が状態２から状態３へ遷移した場合、次の遷移先は状態４だけであるが、状態１５から状態３へ遷移した場合、次の遷移先は状態５，６，７，８がある。すなわち、状態の組［２－３］に対応する遷移予測順位リストには状態４が遷移先候補として登録されるが、状態の組［１５－３］に対応する遷移予測順位リストには状態４が遷移先候補として登録されない。したがって、現在の状態とその前の状態の組毎に遷移予測順位リストを備えることで、状態毎に遷移予測順位リストを備える構成よりも予測の精度を向上させることができる。
　予測更新部Ｂは、状態３に対応する、例えば図１３Ａに示すカウンタ及び遷移間隔履歴リストを備えている。
　図１３Ａは、最も新しい状態から古い状態に向かって、状態５，５，６，７，５，５，６，６，５，５，６，４，５，５，６，６，５，５，６，…の順に遷移してきたときの遷移先候補毎に備えるカウンタ及び遷移間隔履歴リストの一例をそれぞれ示している。図１３Ａでは、状態３の遷移先候補が状態４、５、６、７、８であり、カウンタの値は対応する状態の遷移間隔を示し、遷移間隔履歴リストの値は過去の遷移間隔の履歴（４つの遷移間隔）を示している。なお、初期状態から任意の遷移先候補への遷移が一度もない場合は、カウンタの値は初期状態からの遷移回数を示すことになる。
　例えば、図１３Ａに示す状態４に対応するカウンタの値は、前回状態４に遷移してから１２回の遷移で状態３から状態４へ再び到達したことを示している。また、状態４に対応する遷移間隔履歴リストは、遷移間隔が１６毎に状態３から状態４へ到達していることを示している。
　図１４は、上述した状態の遷移（遷移履歴）に対して、遷移先候補である状態５、６に対応するカウンタ及び遷移間隔履歴リストが変化している様子を模式的に示したものである。
　図１３Ａに示す状態８に対応するカウンタの値は、データ処理装置（ＤＲＰ）が初期化されてから状態が１２４回遷移しても、状態３から状態８への遷移が一度も発生していないことを示している。
　本実施例ではデータ処理装置が状態３から状態６へ遷移しているため、予測更新部Ｂは、図１３Ｂに示すように、状態６に対応する遷移間隔履歴リストの各値をシフトさせ、カウンタの値を遷移間隔履歴リストの先頭に挿入した後、カウンタの値を１に設定する。また、遷移していない状態４、５、７、８に対応するカウンタの値に１を加算する。以上の操作を行った後の各遷移先候補に対応するカウンタ及び遷移間隔履歴リストの値は図１３Ｃに示すようになる。
　予測更新部Ｂは、遷移先候補毎にカウンタの値と遷移間隔履歴リストの各エントリの値とを比較し、カウンタの値と一致するエントリの値の数が多い遷移先候補を抽出する（図１３Ｄ）。カウンタ及び遷移間隔履歴リストの値が図１３Ｃで示す例であった場合、予測更新部Ｂは、状態６を最も上位とする遷移予測順位リストを作成し、新しい遷移予測順位リストを、予測保持部Ｂで保持している状態３に対応する遷移予測順位リストと入れ替える。
　次に、データ処理装置（ＤＲＰ）の状態が遷移して状態１５に到達した場合を考える。
　この場合でも予測更新部Ａ及び予測更新部Ｂは、上述した処理と同様の処理により遷移予測順位リストを更新する。このとき、予測更新部Ｂの遷移間隔履歴リストには、状態１へは１２８回の遷移毎に１回到達し、状態２へは１６回の遷移毎に１回到達することが記録される。したがって、状態１５に対応する、予測更新部Ｂの遷移間隔履歴リストに基づいて更新された遷移予測順位リスト内の遷移先候補には、高い確率で遷移する。
　その場合、選択部２は、予測保持部Ｂの遷移予測順位リストを採用し、必要なときのみに状態１及び状態２の構成情報を構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求すればよい。
　そのため、構成情報記憶部に対する不要な構成情報の書き込みを行うことによって他の構成情報が消去されることがなく、かつ必要なときには構成情報の書き込みを待つことなく状態１及び状態２へ遷移できる。よって、必要な状態の構成情報を構成情報記憶部から消去する確率が減少する。
　図１５は状態１５から状態１へ遷移するときの予測更新部Ｂが備える遷移先候補毎のカウンタ及び遷移間隔履歴リストの一例を示している。
　図１５に示す例では、全ての遷移先候補にて、カウンタの値と遷移間隔履歴リストの各エントリの値とが一致している。このような場合は、カウンタの値が大きい遷移先候補を上位とする遷移予測順位リストを生成する。具体的には、カウンタの値が１２８である状態１を最も上位とする遷移予測順位リスト（１－２－３）を予測保持部Ｂの状態１５に対応する遷移予測順位リストと入れ替える。
　本実施例のように、多分岐による遷移先候補を複数の方法を用いて予測し、それら複数の方法の予測結果のうち、最も正解する確率が高い予測結果、あるいは複数の予測結果の組み合せに基づいて、遷移する可能性の高い状態から順に各々に対応する構成情報を構成情報記憶部に書き込むことで、遷移先の構成情報を構成情報記憶部で保持している可能性がより高まる。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換えを待つことによる待機時間がより低減するため、第１実施例よりもデータ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
　（第３実施例）
　第３実施例は、データ処理装置として、上記特許文献１に記載されたＤＲＰを用い、該ＤＲＰに第６の実施の形態または第７の実施の形態で示した多分岐予測装置を備える例である。上述したように第６の実施の形態及び第７の実施の形態の多分岐予測装置は、複数組の予測保持部及び予測更新部を備える構成である。第３実施例の多分岐予測装置は、第２の実施の形態で示した予測保持部及び予測更新部を備えた予測部と、第３の実施の形態で示した予測保持部及び予測更新部を備えた予測部とを有するものとする。
　図１６は第３実施例の多分岐予測装置の構成を示すブロック図である。
　図１６に示すように、本実施例の多分岐予測装置は、第２実施例で示した予測部１に手掛保持部１５を追加した構成である。予測保持部１１１及び１１２の動作は第２実施例と同様であるため、その説明は省略する。また、データ処理装置（ＤＲＰ）が備える演算部４及び制御部３の構成及び動作についても第２実施例と同様であるため、その説明は省略する。
　手掛保持部１５は、現状態情報や遷移情報以外に演算部４及び制御部３から動的に取得できる情報、例えば各状態における滞留時間の長短を示す情報を保持する。この滞留時間の情報は、選択部２に手掛情報として供給される。
　また、手掛保持部１５は、例えば演算部４から制御部３に構成情報の先読み（プリロード）が要求された場合、このプリロード要求の有無を示す情報を保持する。このプリロード要求の有無を情報は、予測更新部１２１及び１２２に手掛情報として供給される。
　本実施例の選択部２は、第２実施例と同様に、予測保持部Ａ（１１１）及び予測保持部Ｂ（１１２）で保持する、状態毎または状態の組毎の遷移予測順位リストで示される予測結果の当否確率を求め、予測保持部Ａまたは予測保持部Ｂで保持している遷移予測順位リストのうち、より高い確率で予測が正解する遷移予測順位リストを選択する。また、選択部２は、選択した遷移予測順位リストを用いて構成書換部３５に対して構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを要求（構成要求）すると共に、構成書換部３５から該構成要求を受理したか否かを示す回答を受け取る。なお、選択部２は、予測保持部Ａまたは予測保持部Ｂのいずれか一方の遷移予測順位リストを選択する方法に限らず、例えば予測結果の当否確率に基づいて２つの遷移予測順位リストから構成情報の書き込みを要求する状態を選択してもよい。
　さらに、本実施例の選択部２は、手掛保持部１５で保持している手掛情報に基づき、状態の特性に応じて予測保持部Ａまたは予測保持部Ｂで保持している遷移予測順位リストを選択する。このとき、本実施例の選択部２では、手掛保持部１５から供給される手掛情報に基づいて、全ての遷移予測順位リストを採用しない場合もある。例えば、現在の状態の滞留時間が短いという手掛情報を取得し、かつ各遷移先の構成情報が構成情報記憶部に存在しておらず、予測による遷移先の構成情報を構成情報記憶部に書き込んでも処理サイクル数の短縮が期待できない場合等が該当する。
　逆に、現在の状態及び全ての遷移先の状態への滞留時間が長いという手掛情報を取得した場合、現在の状態からの遷移先の構成情報を全て用意しておき、遷移後の長い滞留時間で不要であった状態を、その後必要となる状態に再度書き換える方針を採用してもよい。また、手掛情報に基づいて、滞留時間が短い状態では、予測による構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みを構成書換部３５へ要求しない方法も選択できる。
　本実施例の選択部２の具体的な動作について図１０に示した状態遷移図を用いて説明する。
　図１０に示した状態遷移図によれば、データ処理装置は、例えば状態１０からは状態１３または状態１４へ遷移し、状態１３及び状態１４からは状態１５へ遷移する。
　本実施例の手掛保持部１５は、図１７に示すように、データ処理装置から動的に取得できる情報（滞留時間の情報）に所要の加工処理を実施して保持する。具体的には、状態毎にその滞留時間の長短を示す情報を２ｂｉｔで保持する。
　例えば、状態１０、状態１３及び状態１４に対応する手掛情報として滞留時間が長いことを示す情報（ｂｉｔ列が「１０」）を手掛保持部１５が保持している場合、選択部２は、データ処理装置が状態１０にあるとき、状態１３及び状態１４の構成情報を構成情報記憶部に書き込むよう構成書換部３５に要求し、状態１３または状態１４に遷移すると、その状態の滞留中に状態１５の構成情報を書き込めると予測できる。
　一方、選択部２は、状態１０に対応してｂｉｔ列が「０１」、すなわち滞留時間が短いという手掛情報を手掛保持部１５から得た場合、例えば状態１３の構成情報を書き込み始めた直後に状態１４に遷移するような場合であって、かつ予測保持部１１の予測を併せても状態１３または状態１４へ遷移する確率がそれぞれ５０％の場合、状態１３の構成情報の書き込みが大きな分岐のペナルティとなると予測できる。その場合、状態１０の滞留中に構成情報の書き込みを要求しないことで分岐のペナルティの発生を防止できる。
　ところで、状態の遷移に先立って遷移先候補の構成情報のプリロード要求が発行される場合、データ処理装置は、その遷移先候補の状態へ必ず遷移する。その場合、プリロード要求が発行される遷移先候補を遷移予測順位リストに登録するのは無駄であり、遷移予測順位リストから他の遷移先候補を排除してしまうことになる。したがって、本実施例の予測更新部Ａ１２１は、手掛保持部１５から得られる手掛情報に基づき、プリロード要求が発行される遷移先候補を遷移予測順位リストに登録しないようにする。
　本実施例の予測更新部Ａ（１２１）の具体的な動作について図１０に示した状態遷移図を用いて説明する。
　図１０に示した状態遷移図によれば、データ処理装置は、例えば状態３から状態４、状態５、状態６、状態７または状態８へ遷移する。ここで、データ処理装置は、状態３でエラーが発生したときに状態８へ遷移するものとし、状態８への遷移が確定した時点でプリロード要求を発行し、以降の処理へ進むものとする。
　本実施例の手掛保持部１５は、図１７に示すように、データ処理装置から動的に取得できる情報（プリロード要求の有無）に所要の加工処理を実施して保持する。具体的には、状態毎にその状態から分岐可能な遷移先候補数に一致するｂｉｔ列を備え、分岐可能な各遷移先候補に対応するｂｉｔの初期値を「０」とし、プリロード要求が発行されることなく遷移したことがある遷移先候補に対応するｂｉｔの値を「１」に変更する。
　図１７に示す例では、状態３から状態８へ遷移する場合、過去にプリロード要求が発行されているため、手掛保持部１５は、状態８に対応するｂｉｔで「０」を保持し、予測対象外の遷移先候補としている。また、状態３から状態４、５、６、７へ遷移する場合、過去にプリロード要求が発行されないため、手掛保持部１５は、状態４、５、６、７に対応するｂｉｔで「１」を保持し、予測対象の遷移先候補としている。この場合、予測更新部Ａは、手掛保持部１５で保持しているｂｉｔの値が１の遷移先候補、すなわち状態４、５、６、７を遷移予測順位リストに登録し、ｂｉｔの値が０の遷移先候補、すなわち状態８は遷移予測順位リストに登録しない。
　本実施例のように、手掛情報に基づき、予測による構成情報記憶部に対する構成情報の書き込みにデメリットが予想される場合は構成情報の書き込みを構成書換部３５に要求しないことで、遷移先の構成情報を構成情報記憶部で保持している可能性がより高まる。したがって、構成情報記憶部に対する構成情報の書き換えを待つことによる待機時間がより低減するため、第２実施例よりもデータ処理装置の処理性能（スループット）が向上する。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。
　この出願は、２００８年２月　１日に出願された特願２００８－０２２６４７号および２００８年　６月２６日に出願された特願２００８－１６７３３２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (24)

  1. 　現在の状態から複数の状態への遷移が可能なデータ処理装置の、前記遷移先の状態を予測するための多分岐予測方法であって、
    　遷移する可能性に応じて順位付けられた、前記遷移先の候補となる状態を示す複数の状態番号から成る遷移予測順位リストを、前記データ処理装置の前記状態毎に作成し、
    　前記現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報を前記データ装置から受け取ると、前記遷移情報を用いて前記遷移予測順位リストを更新する多分岐予測方法。
  2. 　前記遷移予測順位リストを、前記状態とその一つ以上前の状態の組毎に生成する請求項１記載の多分岐予測方法。
  3. 　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在する場合、前記遷移予測順位リストにおける該状態の順位を上位へ移動し、
    　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在しない場合、該状態の順位を前記遷移予測順位リストの予め決められた順位に挿入する請求項１または２記載の多分岐予測方法。
  4. 　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在する場合、
    前記遷移予測順位リストにおける該状態の順位を最上位へ移動する請求項１または２記載の多分岐予測方法。
  5. 　前記遷移情報を用いて、前記遷移先の候補である状態毎に、同じ状態に再び遷移するまでの遷移数を示す遷移間隔をカウンタで計数し、
    　前記遷移先の候補である状態毎に、複数の前記遷移間隔を保持することで遷移間隔履歴リストを作成し、
    　前記カウンタの値と前記遷移間隔履歴リストで保持された値とを比較し、
    　前記カウンタの値と一致する前記遷移間隔履歴リストで保持された値の数が多いほど対応する前記状態を上位の遷移先の候補とする、前記遷移予測順位リストを作成する請求項１または２記載の多分岐予測方法。
  6. 　前記遷移予測順位リストに登録された前記遷移先の状態を実現するための構成情報を、前記データ処理装置が備える、前記構成情報を一時的に保持するための構成情報記憶部に書き込むよう、前記遷移予測順位リストに登録された上位の前記遷移先の状態から順に前記データ処理装置に要求する請求項１から５のいずれか１項記載の多分岐予測方法。
  7. 　請求項１または２記載の遷移予測順位リスト、及び請求項５記載の遷移予測順位リストをそれぞれ作成し、
    　いずれか一方の遷移予測順位リストを選択し、該選択した遷移予測順位リストに用いて前記構成情報記憶部に対する前記構成情報の書き込みを要求する請求項６記載の多分岐予測方法。
  8. 　請求項１または２記載の遷移予測順位リスト、及び請求項５記載の遷移予測順位リストをそれぞれ作成し、
    　作成した遷移予測順位リストを組み合わせた遷移予測順位リストを生成し、該生成した遷移予測順位リストに用いて前記構成情報記憶部に対する前記構成情報の書き込みを要求する請求項６記載の多分岐予測方法。
  9. 　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在するか否かにより、前記遷移予測順位リスト毎の当否確率を求め、
    　前記当否確率を用いて前記遷移先の状態の予測に用いる前記遷移予測順位リストを選択する請求項７または８記載の多分岐予測方法。
  10. 　前記データ処理装置から取得した手掛情報を状態毎に保持し、
    　前記現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報を前記データ処理装置から受け取ると、前記遷移情報と前記手掛情報とを用いて前記遷移予測順位リストを更新する請求項１乃至９のいずれか１項記載の多分岐予測方法。
  11. 　前記データ処理装置から取得した手掛情報を状態毎に保持し、
    　遷移予測順位リストの選択作成に使用する請求項７乃至１０のいずれか１項記載の多分岐予測方法。
  12. 　前記データ処理装置から取得した手掛情報に所要の加工処理を実施した後、状態毎に保持する請求項１０または１１記載の多分岐予測方法。
  13. 　現在の状態から複数の状態への遷移が可能なデータ処理装置の、前記遷移先の状態を予測するための多分岐予測装置であって、
    　遷移する可能性に応じて順位付けられた、前記遷移先の候補となる状態を示す複数の状態番号から成る遷移予測順位リストを、前記データ処理装置の前記状態毎に保持する予測保持部と、
    　前記現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報を前記データ装置から受け取ると、前記遷移情報を用いて前記遷移予測順位リストを更新する予測更新部と、
    を有する多分岐予測装置。
  14. 　前記予測保持部は、
    　前記遷移予測順位リストを、前記状態とその一つ以上前の状態の組毎に保持する請求項１３記載の多分岐予測装置。
  15. 　前記予測更新部は、
    　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在する場合、前記遷移予測順位リストにおける該状態の順位を上位へ移動し、前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在しない場合、該状態の順位を前記遷移予測順位リストの予め決められた順位に挿入する請求項１３または１４記載の多分岐予測装置。
  16. 　前記予測更新部は、
    　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在する場合、前記遷移予測順位リストにおける該状態の順位を最上位へ移動する請求項１３または１４記載の多分岐予測装置。
  17. 　前記予測更新部は、
    　前記遷移情報を用いて、前記遷移先の候補である状態毎に、同じ状態に再び遷移するまでの遷移数を示す遷移間隔をカウンタで計数し、前記遷移先の候補である状態毎に、複数の前記遷移間隔を保持することで遷移間隔履歴リストを作成し、前記カウンタの値と前記遷移間隔履歴リストで保持された値とを比較し、前記カウンタの値と一致する前記遷移間隔履歴リストで保持された値の数が多いほど対応する前記状態を上位の遷移先の候補とする、前記遷移予測順位リストを作成する履歴保持部を有する請求項１３または１４記載の多分岐予測装置。
  18. 　前記遷移予測順位リストに登録された前記遷移先の状態を実現するための構成情報を、前記データ処理装置が備える、前記構成情報を一時的に保持するための構成情報記憶部に書き込むよう、前記遷移予測順位リストに登録された上位の前記遷移先の状態から順に前記データ処理装置に要求する選択部を有する請求項１３から１７のいずれか１項記載の多分岐予測装置。
  19. 　請求項１３または１４記載の予測保持部と、
    　請求項１７記載の予測保持部と、
    を有し、
    　前記選択部は、
    　いずれか一方の予測保持部で作成した遷移予測順位リストを選択し、該選択した遷移予測順位リストに用いて前記構成情報記憶部に対する前記構成情報の書き込みを要求する請求項１８記載の多分岐予測装置。
  20. 　請求項１３または１４記載の予測保持部と、
    　請求項１７記載の予測保持部と、
    を有し、
    　前記選択部は、
    　前記予測保持部で作成した遷移予測順位リストを組み合わせた遷移予測順位リストを生成し、該生成した遷移予測順位リストに用いて前記構成情報記憶部に対する前記構成情報の書き込みを要求する請求項１８記載の多分岐予測装置。
  21. 　前記選択部は、
    　前記遷移情報で通知された状態の状態番号が前記遷移予測順位リストに存在するか否かにより、前記遷移予測順位リスト毎の当否確率を求め、前記当否確率を用いて前記遷移先の状態の予測に用いる前記遷移予測順位リストを選択する請求項１９または２０記載の多分岐予測装置。
  22. 　前記データ処理装置から取得した手掛情報を状態毎に保持する手掛保持部を有し、
    　前記予測更新部は、
    　前記現在の状態から実際に遷移した状態を示す遷移情報を前記データ処理装置から受け取ると、前記遷移情報と前記手掛情報とを用いて前記遷移予測順位リストを更新する請求項１３乃至２１のいずれか１項記載の多分岐予測装置。
  23. 　前記データ装置から取得した手掛情報を状態毎に保持する手掛保持部を有し、
    　前記選択部は、
    　遷移予測順位リストの選択作成に使用する請求項１９乃至２２のいずれか１項記載の多分岐予測装置。
  24. 　前記手掛保持部は、
    　前記データ装置から取得した手掛情報に所要の加工処理を実施した後、状態毎に保持する請求項２２または２３記載の多分岐予測装置。
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