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公開番号2024055031
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161603
出願日2022-10-06
発明の名称演算処理装置および演算処理方法
出願人富士通株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G06F 9/38 20180101AFI20240411BHJP(計算;計数)
要約【課題】条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力する。
【解決手段】分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と各条件分岐命令の現在の成立回数と各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを保持する予測保持部を有する。分岐命令発行スケジューラは、完了待ちの分岐命令を保持する分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、命令再フェッチ要求を出力し、分岐予測ミスを判定した位置から先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を分岐予測部に出力する。分岐予測部は、上記命令再フェッチ要求に基づいて、残りの成立回数の予測値を、連続する成立回数の予測値と現在の成立回数との差に設定し、さらに、リペア要求に対応する条件分岐命令の数を残りの成立回数の予測値から減じる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置であって、
各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、
前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、
前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記分岐命令発行スケジューラは、分岐予測ミスを判定した複数の条件分岐命令が前記分岐命令完了キューに存在する場合、前記分岐命令完了キューの先頭に最も近くの分岐予測ミスを判定した条件分岐命令の前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐予測ミスを判定した条件分岐命令より前記分岐命令完了キューの後ろに保持された分岐命令を無効にする
請求項１に記載の演算処理装置。
【請求項３】
前記分岐命令発行スケジューラは、前記リペア要求を前記分岐予測部に出力後、前記リペア要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値が更新される間、前記アドレス生成部による前記フェッチアドレスの生成を抑止させる
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
【請求項４】
前記予測保持部は、さらに、各条件分岐命令の連続する不成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の不成立回数と、各条件分岐命令の残りの不成立回数の予測値とを保持することで、各条件分岐命令の連続する不成立回数を予測可能であり、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの前記先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの不成立回数の予測値を前記連続する不成立回数の予測値と前記現在の不成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの不成立回数の予測値から減じる
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
【請求項５】
前記分岐予測部は、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、前記残りの成立回数の予測値を減じ、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"の場合、前記連続する成立回数の予測値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
【請求項６】
分岐予測部とアドレス生成部と分岐命令発行スケジューラとを有し、命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置の演算処理方法であって、
前記分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測し、
前記アドレス生成部は、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成し、
前記分岐命令発行スケジューラは、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、演算処理装置および演算処理方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＰＵ等の演算処理装置は、命令を分割して実行するパイプラインを有し、命令を並列に実行可能にすることで、処理性能を向上している。さらに、この種の演算処理装置に、条件分岐命令の分岐の有無を予測する分岐予測機構が設けられる場合、処理性能はさらに向上される。
【０００３】
例えば、アドレスが同じ条件分岐命令毎に、分岐が連続して成立する回数と分岐が連続して不成立する回数とをパターンとして記憶し、条件分岐命令が成立するか不成立であるかを予測する分岐予測手法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－０３６８８８号公報
国際公開第２００８／０２９４５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、分岐命令用のリザベーションステーションは、分岐命令の処理をインオーダで実施し、分岐命令の情報を保持するキューの先頭から分岐命令の完了報告を順次実施する。例えば、分岐命令用のリザベーションステーションは、条件分岐命令の実行結果により分岐予測ミスを判定した場合、判定した条件分岐命令がキューの先頭になるまで待った後、分岐予測ミスに対応して命令再フェッチ要求を出力する。
【０００６】
このように、命令再フェッチ要求をインオーダで出力する場合、分岐予測ミスを判定した条件分岐命令がキューの先頭になるまで命令再フェッチ要求に対するフェッチ処理を実施できない。この場合、命令再フェッチ要求に対するフェッチ処理を実施する命令フェッチパイプラインの処理時間を隠すことができず、演算処理装置の処理性能は低下する。
【０００７】
予測ミスが確定した条件分岐命令がキューの先頭になるまで待たずに命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力できる場合、命令再フェッチ要求に対するフェッチ処理を実施する命令フェッチパイプラインの処理時間を隠すことができる。しかしながら、条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力する手法が提案されていない。
【０００８】
１つの側面では、本発明は、条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの観点によれば演算処理装置は、命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置であって、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる。
【発明の効果】
【００１０】
条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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