Устройство динамического предсказания команд условного перехода микропроцессора


 


Владельцы патента RU 2503996:

Открытое акционерное общество "КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "КОРУНД-М" (ОАО КБ "КОРУНД-М") (RU)

Устройство динамического предсказания команд условного перехода микропроцессора относится к области вычислительной техники и может использоваться в высокопроизводительных микропроцессорных системах. Технический результат состоит в повышении производительности микропроцессора путем повышения точности предсказания направления условных переходов. Устройство состоит из сдвигового регистра глобальной истории переходов, регистра программного счетчика, регистра режима работы процессора, логического элемента «исключающее ИЛИ», памяти глобального предсказания, памяти двухбитового предсказаний, мультиплексора выбора итогового предсказания, регистра идентификатора адресного пространства процесса, памяти истории переходов процесса, логического элемента «исключающее ИЛИ», памяти локального предсказания процесса, регистра адреса управляющей памяти предсказания процесса, управляющей памяти предсказания процесса и мультиплексора выбора промежуточного предсказания процесса. 1 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может использоваться в высокопроизводительных микропроцессорных системах.

Известно устройство предсказания команд условного перехода, входящее в состав буфера инструкций гибридного микропроцессора, включающего центральный процессор, системный контроллер, внешнюю память, двухуровневую кэш-память (Патент RU №2359315, кл. G06F 9/30, опубл. 20.06.2009 г.).

Недостатком описанного блока является недостаточная производительность системы в связи с низкой точностью статического предсказания команд условного перехода.

Известен также блок динамического предсказания команд условного перехода микропроцессора, включающий сдвиговый регистр глобальной истории переходов, регистр программного счетчика, логический элемент «исключающее ИЛИ», память предсказания и устройство выбора предсказания (Заявка на изобретение US №20100169626, кл. G06F 9/38, опубл. 01.07.2010 г.).

Недостатком описанного выше устройства является недостаточная точность предсказания, которое формирует устройство выбора предсказания.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является устройство динамического предсказания команд условного перехода микропроцессора, состоящее из сдвигового регистра глобальной истории переходов, регистра программного счетчика, регистра режима работы процессора, логического элемента «исключающее ИЛИ», памяти глобального предсказания, памяти двухбитового предсказаний и мультиплексора выбора итогового предсказания. (Заявка на изобретение US 20080215866, кл. G06F 9/38, опубл. 04.09.2008 г.).

Недостатком описанного выше блока является недостаточная точность предсказания команд условного перехода при параллельном выполнении прикладных программ (когда их переключение происходит без изменения режима работы процессора).

Технический результат от использования данного изобретения состоит в повышении производительности микропроцессора путем повышения точности предсказания направления условных переходов.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве динамического предсказания команд условного перехода, состоящем из сдвигового регистра глобальной истории переходов, регистра программного счетчика, регистра режима работы процессора, логического элемента «исключающее ИЛИ», памяти глобального предсказания, памяти двухбитового предсказаний и мультиплексора выбора итогового предсказания, согласно изобретению дополнительно содержит регистр идентификатора адресного пространства процесса, память истории переходов процесса, логический элемент «исключающее ИЛИ», память локального предсказания процесса, регистр адреса управляющей памяти предсказания процесса, управляющую память предсказания процесса и мультиплексор выбора промежуточного предсказания процесса, при этом мультиплексор выбора промежуточного предсказания процесса связан с памятью двухбитового предсказания, управляющей памятью предсказания процесса, связанной с регистром адреса управляющей памяти предсказания процесса, который объединяет значения регистра идентификатора адресного пространства процесса и регистра программного счетчика, и памятью локального предсказания процесса, которая связана с памятью истории переходов процесса, связанной с регистром идентификатора адресного пространства процесса, и регистром программного счетчика логическим элементом «исключающее ИЛИ».

Использование механизма выбора промежуточного предсказания позволяет накапливать историю эффективности предсказания разных схем предсказания и использовать для каждой конкретной команды условного перехода ту схему предсказания, которая дает для данной обрабатываемой команды наибольшую точность предсказания.

Изобретение поясняется фиг.1, на которой изображена блок-схема динамического предсказания команд условного перехода.

Блок динамического предсказания состоит из регистра идентификатора адресного пространства процесса (ИАПП) 1, программного счетчика (ПС) 2, сдвигового регистра глобальной истории переходов (РГИП) 3, логических элементов «исключающее ИЛИ» (XOR) 4 и 5, памяти истории переходов процесса (ПИПП) 6, памяти глобального предсказания (ПП1) 7, памяти двухбитового предсказания (ПП2) 8 и памяти локального предсказания процесса (ПП3) 9. Также двух устройств выбора предсказаний - первое (для выбора промежуточного предсказания) 10 и второе (для выбора итогового предсказания) 11. Первое устройство выбора промежуточного предсказания 10 включает в свой состав регистр адреса управляющей памяти предсказания процесса 12, управляющую память предсказания процесса (ПП4) 13 и мультиплексор выбора промежуточного предсказания процесса 14. Второе устройство выбора итогового предсказания 11 содержит в себе статусный регистр режима работы процессора (РР) 15 и мультиплексор выбора итогового предсказания 16.

Механизм предсказания с использованием данных регистра идентификации адресного пространства процесса (ИАПП) 1 работает следующим образом.

При декодировании команды условного перехода по адресу, содержащемуся в регистре программного счетчика (ПС) 2, данные регистра идентификации адресного пространства процесса (ИАПП) 1 используются как адрес для памяти истории переходов процесса (ПИПП) 6, и одновременно с этим объединяют часть своих бит с частью бит регистра программного счетчика (ПС) 2, записывая полученный набор бит в регистр адреса управляющей памяти предсказания процесса 12. Данные регистра адреса управляющей памяти предсказания процесса 12 адресуют управляющую память предсказания процесса (ПП4) 13.

Полученные из памяти истории переходов процесса (ПИПП) 6 данные объединяются с данными регистра программного счетчика (ПС) 2 логическим элементом «исключающее ИЛИ» 5, формируя адрес для памяти локального предсказания процесса (ПП3) 9.

Программный счетчик (ПС) 2 используется как:

1. адрес для памяти двухбитового предсказания (ПП2) 8,

2. вход элемента «исключающее ИЛИ» 4, который объединяет его со значением сдвигового регистра глобальной истории перехода (РГИП) 3, для получения адреса памяти глобального предсказания (ПП1) 7,

3. вход элемента «исключающее ИЛИ» 5, который объединяет его с данными, считанными из памяти истории переходов процесса (ПИПП) 6, для получения адреса памяти локального предсказания процесса (ПП3) 9.

Предсказание инструкции ветвления для текущего процесса формируется из выходов данных памяти двухбитового предсказания (ПП2) 8 и памяти локального предсказания процесса (ПП3) 9, которые выбираются мультиплексором выбора промежуточного предсказания процесса 14, используя для управления значение выхода данных управляющей памяти предсказания процесса (ПП4) 13. Выход мультиплексора выбора промежуточного предсказания процесса 14 подается в устройство выбора итогового предсказания 11, где мультиплексор выбора итогового предсказания 16 выбирает или выход данных памяти глобального предсказания (ПП1) 7 или выход устройства промежуточного предсказания 10, используя для управления данные статусного регистра режима процессора (РР) 15. Полученный на выходе устройства выбора итогового предсказания 11 двухбитовый код стандартным способом используется в процессоре для определения направления перехода инструкций ветвления. Описанный блок динамического предсказания позволяет увеличить точность предсказания направления перехода команд условного перехода по сравнению с известными блоками динамического предсказания и, как следствие, повысить производительность микропроцессорной системы в целом.

Устройство динамического предсказания команд условного перехода микропроцессора, состоящее из сдвигового регистра глобальной истории переходов, регистра программного счетчика, регистра режима работы процессора, логического элемента «исключающее ИЛИ», памяти глобального предсказания, памяти двухбитового предсказаний и мультиплексора выбора итогового предсказания, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит регистр идентификатора адресного пространства процесса, память истории переходов процесса, логический элемент «исключающее ИЛИ», память локального предсказания процесса, регистр адреса управляющей памяти предсказания процесса, управляющую память предсказания процесса и мультиплексор выбора промежуточного предсказания процесса, при этом мультиплексор выбора промежуточного предсказания процесса связан с памятью двухбитового предсказания, управляющей памятью предсказания процесса, связанной с регистром адреса управляющей памяти предсказания процесса, который объединяет значения регистра идентификатора адресного пространства процесса и регистра программного счетчика, и памятью локального предсказания процесса, которая связана с памятью истории переходов процесса, связанной с регистром идентификатора адресного пространства процесса, и регистром программного счетчика логическим элементом «исключающее ИЛИ».



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области описания приложений для обеспечения управляемости и масштабируемой установки. Техническим результатом является обеспечение эффективно управляемой, надежной и масштабируемой установки служб.

Изобретение относится к области архитектуры для многоуровневой отмены на клиенте в основанных на сетке приложениях. Техническим результатом является повышение эффективности редактирования данных.

Изобретение относится к вычислительной техники, а именно к системам обеспечения медицинской помощи пациенту. Техническим результатом является обеспечение контроля и надежной загрузки для пациента лекарственных средств в надежное портативное устройство.

Изобретение относится к обеспечению серверного центра для размещения потокового интерактивного видео с малой задержкой. Техническим результатом является обеспечение рекурсивного восстановления потокового видео на сервере службы хостинга, за счет чего пользователи видеоигр-боевиков или приложений получают восприятие мгновенное ответной реакции в игре.

Изобретение относится к обеспечению серверного центра для размещения потокового интерактивного видео с малой задержкой. Техническим результатом является обеспечение рекурсивного восстановления потокового видео на сервере службы хостинга, за счет чего пользователи видеоигр-боевиков или приложений получают восприятие мгновенное ответной реакции в игре.

Изобретение относится к средствам удаленной работы с графическими приложениями. Техническим результатом является повышение стабильности удаленной работы с графическими приложениями за счет управления скоростью передачи кадров и прогрессивного текстурного рендеринга.

Изобретение относится к схемам управления дисплеем и одноплатным модулям, включающим в себя такие схемы. .

Изобретение относится к средствам управления компьютерными системами и приложениями. .

Изобретения относятся к области моделирования процессов управления и могут быть использованы для моделирования процессов двухуровневого управления техническими средствами (ТС) различного назначения. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, за счет моделирования выполнения функций сбора, обработки, анализа данных об объектах воздействия, принятия решения на осуществление воздействия и оценки эффективности осуществления воздействия. Система содержит взаимосвязанные модели: пунктов управления, линий связи, устройств хранения базы данных, передачи данных, блоков сбора, анализа данных об объектах воздействия, селекции объектов по характеристикам, идентификации и классификации объектов воздействия, оценки эффективности, распределения объектов между ТС, формирования целеуказаний ТС, пультов управления, устройств отображения информации и управления техническим средством. Способ описывает работу анной системы. 5 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для программного управления, а именно к системам охраны периметра и центральным контроллерам для них. Технический результат заключается в возможности охранять периметры большей протяженности, в возможности управлять периметральными тревожными модулями при потере связи с сервером, в возможности «горячего» резервирования центрального контроллера с последовательным подключением, при котором упрощается схема подключения активного и резервного центральных контроллеров. Для достижения этого результата в системе охраны периметра активный центральный контроллер и резервный центральный контроллер соединены между собой последовательно через порты RS-485 (второй порт активного центрального контроллера подключен к первому порту резервного центрального контроллера) и порты RS-232. Активный и резервный центральные контроллеры полностью идентичны, а режим их работы (активный/резервный) задается программно. Активный центральный контроллер выполнен с возможностью опроса состояния периметральных тревожных модулей через свой первый или второй порт RS-485. Резервный центральный контроллер выполнен с возможностью передачи данных между своими первым и вторым портами RS-485. Активный и резервный центральный контроллеры выполнены с возможностью передачи через порты RS-232 данных для синхронизации журнала событий резервного центрального контроллера и его текущего состояния, которое после осуществления синхронизации полностью совпадает с текущим состоянием активного центрального контроллера. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и дискретной автоматике и может быть использовано для построения устройств управления в системах обработки информации, а также для управления технологическими процессами в реальном времени. Техническим результатом является упрощение конструкции автомата. В структуру автомата введен специализированный коммутатор, который по коду состояния автомата y1y2…ym производит выбор значения безусловного перехода α0, значения условного перехода αj и наличие α ¯ , которые не должны появляться при заданном алгоритме управления. Схема выбора автомата по тому же коду y1y2…ym осуществляет передачу α0 или αj на вход комбинационной схемы автомата, вычисляющей y1y2…ym по входному коду x1x2…xm и значению логического условия αj. Схема выбора формирует также сигнал ошибки в работе автомата на основе логического анализа α0, αj, α ¯ . 12 ил., 4 табл.

Изобретение относится к системам распространению электронной информации. Технический результат заключается в повышении эффективности предоставления информации целевым пользователям. Система содержит информационную службу, выполненную с возможностью предоставления услуг по распространению информации, пользовательские устройства для получения услуг по распространению информации, транспортную структуру, выполненную с возможностью осуществлять обмен информацией с сетевыми объектами, причем транспортная структура выполнена с возможностью сбора метаданных, причем метаданные являются динамически обновляемыми для точного представления сетевых объектов в сети по распространению информации, при этом информационная служба выполнена с возможностью анализа транспортной структуры для идентификации целевых пользователей устройств для предоставления выбранной информации от информационной службы и одну или более третьих сторон, которым обеспечен доступ к упомянутой транспортной структуре для вставки метаданных по третьим сторонам для идентификации и предоставления информации третьих сторон целевым пользователям устройств. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к бортовому радиоэлектронному оборудованию. Техническим результатом является повышение надежности. Интегрированный контроллер автономной работы содержит модуль управления, подключенный посредством мультиплексного канала информационного обмена к комплексу бортового оборудования, а посредством внутриблочного интерфейса к модулям преобразования уровней, соответствующие входы-выходы которых соединены с авиационными средствами поражения и органами управления летательного аппарата, а также снабжен вторым мультиплексным каналом информационного обмена, соединяющим модуль управления с авиационными средствами поражения, а в каждый из модулей преобразования уровней введен управляющий автомат, выполненный с возможностью формирования и выдачи команд управления на авиационные средства поражения при отказе модуля управления по командам летчика от органов управления летательного аппарата, причем входы модулей преобразования уровней соединены с выходом модуля управления отдельными линиями связи. 1 ил.

Изобретение относится к способу, устройству и системе для защиты источников подачи электропитания от электростатического разряда. Техническим результатом является повышение эффективности управления электропитанием. Устройство содержит блок таймера, имеющий точку подключения с первым сигналом подачи электропитания и выполненный с возможностью генерирования первого сигнала таймера, основываясь на первом сигнале подачи электропитания; и блок фиксации, соединенный с блоком таймера и имеющий точку подключения со вторым сигналом подачи электропитания, выполненный с возможностью ограничения второго сигнала подачи электропитания в ответ на электростатический разряд (ESD) в точке подключения со вторым сигналом подачи электропитания, на время, продолжительность которого основана на уровне сигнала первого сигнала таймера. 4 н. и 24 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к устройствам дистанционного управления. Техническим результатом является обеспечение управления устройством воспроизведения контента. Результат достигается тем, что идентифицируют зарегистрированное устройство из экранного ввода с помощью камеры, принимают пользовательский ввод для идентифицированного устройства и передают команду управления, соответствующую вводу, в идентифицированное устройство. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к микропроцессорным системам управления как бытовыми, так и промышленными приборами. Технический результат заключается в обеспечении автоматизации выбора начального режима работы прибора за счет микропроцессорного блока задания режима работы прибора. Технический результат достигается за счет интеллектуального микропроцессорного устройства автоматического управления приборами, которое состоит из электромеханического соединительного устройства, микроконтроллера, управляющего выбранным начальным режимом работы прибора, и подключенного к нему дисплея, микропроцессорного блока задания начального режима работы прибора, установленного между электромеханическим соединительным устройством и микроконтроллером, управляющим выбранным начальным режимом работы прибора, состоящего из блока преобразования сигнала и микроконтроллера с программой. 1 ил.

Изобретение относится к области установки и обновления программного обеспечения. Техническим результатом является повышение надежности установки и обновления программного обеспечения прикладного терминала в домашней сети. Прикладной терминал включают и подключают его к домашнему шлюзу; домашний шлюз автоматически отправляет на прикладной терминал запрос на получение программного обеспечения, при этом срабатывает таймер ожидания ответа, отправленного прикладным терминалом; если ответ не получен до истечения времени, установленного таймером, запрос на установку программного обеспечения отправляют на прикладной терминал; если ответ получен до истечения времени, установленного таймером, и номер версии, содержащийся в ответе, более старый, запрос на обновление программного обеспечения отправляют на прикладной терминал; прикладной терминал осуществляет операции по установке или обновлению программного обеспечения согласно вводимой пользователем информации. В настоящем изобретении применен конфиденциальный протокол передачи данных между домашним шлюзом и прикладным терминалом в домашней сети для автоматического определения состояния программного обеспечения на прикладном терминале, домашний шлюз передает при необходимости прикладному терминалу данные о программном обеспечении, тем сам реализуется установка или обновление программного обеспечения прикладного терминала в существующей домашней сети. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в высокопроизводительных микропроцессорных системах. Технический результат заключается в повышении производительности микропроцессора путем обеспечения возможности использования дополнительных инструкций для управления сопроцессорами, в том числе и потоковыми. Технический результат достигается за счет того, что гибридный микропроцессор содержит системный контроллер, кэш-память второго уровня, блок управления памятью, буфер инструкций, целочисленное АЛУ и блок вещественной арифметики, дополнительно снабжен блоком передекодирования инструкций и блоком управления архитектурно-зависимых регистров. 3 ил.
Наверх