公開了一種指令處理裝置和指令處理方法。指令處理裝置包括：指令邊界預(yù)測單元，用于獲取所述變長指令集的指令包，并為所述指令包內(nèi)的每個(gè)指令元字段增加指令預(yù)測信息；指令流水線結(jié)構(gòu)，所述指令流水線結(jié)構(gòu)的取指單元包括指令邊界確定單元，所述指令邊界確定單元用于根據(jù)所述指令預(yù)測信息確定一條或多條指令。和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)勢在于：在進(jìn)入到指令流水線結(jié)構(gòu)之前，將指令預(yù)測信息添加到每個(gè)指令元字段中，使得取指單元可以根據(jù)指令預(yù)測信息確定指令邊界信息，從而可以更快速地確定指令邊界信息，避免了花費(fèi)更多的邏輯長度確定指令邊界信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及處理器制造領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種指令處理裝置和指令處理方法。

背景技術(shù)

處理器架構(gòu)的改進(jìn)是非常困難的任務(wù)。研發(fā)人員為此付出大量勞動(dòng)，期望在哪怕最微小環(huán)節(jié)方面取得進(jìn)步。在高性能處理器的設(shè)計(jì)中，減少流水線級成為改進(jìn)處理器架構(gòu)的共識。

在流水線結(jié)構(gòu)中，取指級的主要任務(wù)是按照指令包地址，從指令高速緩或外部總線上獲取固定長度的指令包，得到指令包之后，根據(jù)指令PC的值，確定有效指令在指令包的位置，然后對有效指令中的所有指令元字段逐一譯碼，確定每個(gè)指令元字段是否為指令頭，然后根據(jù)PC的值及每個(gè)指令元字段的指令頭信息從前到后依次確認(rèn)每條指令的邊界，拆分指令包得到正確的指令。

在取指級，通常包含如下兩個(gè)功能：

1)、封裝好指令信息，存入到指令緩存中；

2)、通常需要更快的得到指令的部分譯碼信息，例如，指令是否為分支指令，或者函數(shù)返回指令等等，利用這些信息可以開始對程序的執(zhí)行流進(jìn)行改變，比如利用分支預(yù)測信息進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，利用函數(shù)返回預(yù)測器預(yù)測的函數(shù)返回地址，即可開始新的指令流的取指。

傳統(tǒng)方法中，在得到指令包之后才進(jìn)行指令邊界信息的譯碼，不利于上述兩個(gè)功能在同一時(shí)間的取指級中實(shí)現(xiàn)，對于高性能處理器而言，由于不滿足時(shí)序要求，將會增加額外的流水線級，從而導(dǎo)致處理器的性能極大的降低，例如，對于分支指令，需要晚一個(gè)周期才能得到是否跳轉(zhuǎn)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本方案針對提出了一種指令處理裝置和指令處理方法，以解決上述問題。

為了達(dá)到這個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種指令處理裝置，用于處理變長指令集下的指令，包括：

指令邊界預(yù)測單元，用于獲取所述變長指令集的指令包，并為所述指令包內(nèi)的每個(gè)指令元字段增加指令預(yù)測信息；

指令流水線結(jié)構(gòu)，所述指令流水線結(jié)構(gòu)的取指單元包括指令邊界確定單元，所述指令邊界確定單元用于根據(jù)所述指令預(yù)測信息確定一條或多條指令。

在一些實(shí)施例中，所述指令邊界預(yù)測單元通過以下步驟獲得每個(gè)指令元字段的指令預(yù)測信息：

確定所述指令包中的第一個(gè)指令元字段在所述變長指令集下的所有可能設(shè)定；

根據(jù)在先指令元字段的指令預(yù)測信息和譯碼信息確定當(dāng)前指令元字段的指令預(yù)測信息。

在一些實(shí)施例中，根據(jù)前x個(gè)指令元字段的指令預(yù)測信息和譯碼信息確定所述當(dāng)前指令元字段的指令預(yù)測信息，其中x的值與所述變長指令集中的最大的指令編碼長度和所述指令元字段的長度相關(guān)。

在一些實(shí)施例中，所述指令邊界確定單元確定與程序指針對應(yīng)的指令元字段，并據(jù)此得到與所述程序指針對應(yīng)的指令元字段的指令預(yù)測信息，如果與所述程序指針對應(yīng)的指令元字段的指令預(yù)測信息包含表示指令頭的條目，則將所述條目作為所述指令邊界信息，并據(jù)此得到一個(gè)或多條指令。

在一些實(shí)施例中，如果與所述程序指針對應(yīng)的指令元字段的指令預(yù)測信息不包含表示指令頭的條目，則調(diào)用指令邊界計(jì)算單元重新計(jì)算指令邊界信息。

在一些實(shí)施例中，所述裝置還包括指令高速緩存，用于緩存增加了指令預(yù)測信息的指令包。