发明名称 在使用集合预测之与集合相关之快取记忆体中减少等待时间之方法与装置
摘要 一种用以储存和利用集合预测资讯之方法和装置,其中该集合预测资讯系有关”一个与集合相关之记忆体的哪一组将被存取以增强该与集合相关之记忆体的性能和减少功率消耗”之资讯。该集合预测资讯系储存在不同的位置(包括一个分支目标缓冲区、指令快取记忆体及运算元历史表)中,以在存取与集合相关之指令和资料快取记忆体时减少等待时间。
申请公布号 TW454146 申请公布日期 2001.09.11
申请号 TW088122705 申请日期 1999.12.23
申请人 万国商业机器公司 发明人 马可 J.帢尼;菲利普 G.艾玛;丹尼尔 A.普莱诺;汤玛士 R.普萨克
分类号 G06F9/38 主分类号 G06F9/38
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用以在一记忆体中减少存取等待时间之方法,(该记忆体具有与集合相关之快取记忆体)其中可根据(可经由至少一个选取快取记忆体选取之资料选取资讯从该记忆体的位置中读取资料,该方法包括以下步骤:产生集合选取资讯:将该集合选取资讯储存在多个位置中至少其中一个位置;及传递和利用该集合选取资讯,以在经由该至少一个选取的快取记忆体之该资料选取资讯判定及到达之前从该记忆体中撷取该资料。2.如申请专利范围第1项之减少存取等待时间之方法,其中多个位置的其中一个位置为一个分支目标缓冲区,且该存取的记忆体为一个指令快取记忆体。3.如申请专利范围第2项之减少存取等待时间之方法,其中将该集合选取资讯储存在一个分支目标缓冲区中之该步骤更进一步包括:将辅助的集合选取资讯储存在该分支目标缓冲区中,该辅助的集合选取资讯对一条失败路径预测一个集合。4.如申请专利范围第2项之减少存取等待时间之方法,其中将该集合选取资讯储存在一个分支目标缓冲区之该步骤更进一步包括:将辅助的集合选取资讯储存在该分支目标缓冲区中,该辅助的集合选取资讯对一条未采取的路径预测一个集合。5.如申请专利范围第1项之减少存取等待时间之方法,其中多个位置的其中一个位置系在一个指令快取记忆体中,该存取的记忆体为一个资料快取记忆体。6.如申请专利范围第1项之减少存取等待时间之方法,其中多个位置的其中一个位置为一个运算元历史表,该存取的记忆体快取为一个资料快取记忆体。7.如申请专利范围第1项之减少存取等待时间之方法,更进一步包括以下步骤:比较“该集合选取资讯"和“该资料选取资讯":更新该集合选取资讯,且一旦于该比较中判定出一个不匹配时、即报知“一个无效的资料读取"的信号:及从一下一个等级的记忆体阶层中撷取指令或资料。8.一种用以在与集合相关之快取记忆体中减少存取等待时间之装置,包括:a)一用以储存集合选取资讯之储存体:b)一个M-方向且与集合相关之快取记忆体,用以接收一个位址和将该位址所判定之“M-集合"的资料输出:及c)一个多工器,用以多工“集合选取资讯"和“与集合相关之位址"中的一个,其中在该与集合相关之位址存取该资料之前使该集合选取资讯可被先利用。9.如申请专利范围第8项之减少存取等待时间之装置,其中该集合选取资讯系储存在一个分支目标缓冲区中或系从一个分支目标缓冲区中撷取该集合选取资讯,且该M-方向与集合相关之快取记忆体为一个指令快取记忆体。10.如申请专利范围第8项之减少存取等待时间之装置,其中该集合选取资讯系储存在一个指令快取记忆体中或系从一个指令快取记忆体中撷取该集合选取资讯,且该M-方向且与集合相关之快取记忆体为资料快取记忆体。11.如申请专利范围第8项之减少存取等待时间之装置,其中该集合选取资讯系储存在一个运算元历史表中或系从一个运算元历史表中撷取该集合选取资讯,且该M-方向且与集合相关之快取记忆体为资料快取记忆体。12.一种用以减少与集合相关之快取记忆体之功率消耗之装置,包括:a)一个集合选取储存体,用以储存集合选取资讯:b)一个M-方向且与集合相关之快取记忆体,包括一个阵列和一个目录,该目录将一个位址的一个与集合相关之标签部分输出给该阵列:及c)及一个多工器,用以多工“该目录中一个位址的该标签部分"和“该集合选取资讯"中的一个,用以输出一组“该M-集合"的资料。13.如申请专利范围第12项之用以减少与集合相关之快取记忆体之功率消耗之装置,其中该M-方向且与集合相关之快取记忆体为一个指令快取记忆体。14.如申请专利范围第13项之用以减少与集合相关之快取记忆体之功率消耗之装置,其中该集合选取资讯系储存在一个分支目标缓冲区中或系从一个分支目标缓冲区中撷取该集合选取资讯。15.如申请专利范围第12项之用以减少与集合相关之快取记忆体之功率消耗之装置,其中该M-方向且与集合相关之快取记忆体为一个资料快取记忆体。16.如申请专利范围第12项之用以减少与集合相关之快取记忆体之功率消耗之装置,其中该集合选取资讯系储存在一个运算元历史表中或系从一个运算元历史表中撷取该集合选取资讯。17.如申请专利范围第12项之用以减少与集合相关之快取记忆体之功率消耗之装置,其中该集合选取资讯系储存在一个指令快取记忆体中或系从一个指令快取记忆体中撷取该集合选取资讯。18.一种利用资料位址以增加与集合相关之记忆体之存取速度之方法,该每一个位址包括一个位移部分、一个全等等级索引及一个标签部分,该与集合相关之记忆体包括一个阵列和一个目录,该阵列储存资料,并分割成多个阵列全等等级,该等阵列全等等级分割成阵列集合,该等阵列集合包括一条具资料的快取记忆体线,该目录分割成多个目录全等等级,该等目录全等等级分割成目录集合,该等目录集合包括一个目录条目,该目录条目包括一个位址标签,该目录被分割以使该等目录条目和该等快取记忆体线之间有一个一对一的相对应,俾使该等位址标签和该至少其中一条快取记忆体线相关联,该方法包括以下步骤:利用该全等等级索引存取一个单一阵列全等等级之集合的内容,该单一阵列全等等级系由该全等等级索引指定的:利用该全等等级索引存取一个单一目录全等等级之集合的内容,该单一目录全等等级系由该全等等级索引指定的:产生集合选取资讯:利用该集合选取资讯以在将该目录指定之该单一全等等级输出之前选取该阵列全等等级的该等集合:根据该集合选取资讯以从该选取的集合中该快取记忆体线中输出该资料。19.如申请专利范围第18项之方法,更进一步包括以下步骤:将该标签部分与该目录全等等级该等选取集合的该等位址标签部份比较;将该选取的集合与该集合选取资讯比较,如果该选取之全等等级中该其中一个位址标签等于该位址的该标签部分时;输出一第一个控制信号以指示该存取失败,且如该选取之全等等级中该等所有的位址标签均不等于该位址的该标签部分,则从该快取记忆体线中输出的该资料为无效的;且如该选取的集合不等于该集合选取资讯,则输出一第二个控制信号以指示该快取记忆体线中的该资料为无效的。20.如申请专利范围第18项之方法,其中该位址包括一第一个分割部份和一第二个分割部份,该第一个分割部份包括一个阵列位移部份、一个阵列全等等级索引和一个阵列标签部分:一第二个分割部份包括一个目录部份、一个目录全等等级索引和一个目录标签部分,其中该阵列全等等级索引和该目录全等等级索引可为不同的长度,且其中该阵列和该目录包括不同的集合相关性。21.如申请专利范围第20项之方法,更进一步包括以下步骤:利用该位移部分,从该快取记忆体线中选取该欲输出的资料。22.如申请专利范围第18项之方法,更进一步包括以下步骤:如和“该预测之集合"不同的一个集合具有一个位址标签与该阵列标签部分相匹配时,则将资料从该选的集合中该快取记忆体线中输出。23.如申请专利范围第20项之方法,更进一步包括以下步骤:如和“该预测之集合"不同的一个集合包括与该目录标签部分相匹配的该位址标签时,则将资料从该选取的集合中该快取记忆体线中输出。24.如申请专利范围第18项之方法,其中该集合选取资讯系由一个分支目标缓冲区提供的。25.如申请专利范围第20项之方法,其中用作指令存取之该集合选取资讯系由一个分支目标缓冲区提供的。26.如申请专利范围第18项之方法,其中用作运算元存取之该集合选取资讯系由先前的指令存取提供的。27.如申请专利范围第20项之方法,其中用作运算元存取之该集合选取资讯系由先前的指令存取提供的。28.如申请专利范围第18项之方法,其中用作运算元存取之该集合选取资讯系由一个运算元历史表提供的。29.如申请专利范围第20项之方法,其中用作运算元存取之该集合选取资讯系由一个运算元历史表提供的。图式简单说明:第一图为该先前技艺一个虚拟附签快取记忆体之方块图;第二图为一个方块图,指示将本发明应用至一个实体附签、与集合相关之快取记忆体上;第二图A为根据本发明应用该方法之一个代表性的流程图;第三图为本发明一第二个体系之方块图;第四图为本发明一第三个体系之方块图;第五图A、第五图B和第五图C分别例证说明使用“一个分支历史表"、“一个指令快取记忆体"及“运算元历史表"作为本发明其集合选取资讯的储存体;第六图为例证说明该先前技艺一个运算元历史表操作之方块图;第七图为例证说明在一个中央处理单元中应用本发明之方块图;第八图A和第八图B为时序图,分别例证说明利用该先前技艺的一种方法和本发明的一种方法之快取记忆体存取。
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