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申请/专利权人：中国电子科技集团公司第五十八研究所;中科芯集成电路有限公司

摘要：本发明公开一种多周期取指分支预测机制及分支别名、抖动优化方案，属于计算机体系架构领域，第一级预测器包括微型分支目标缓存器，所述微型分支目标缓存器采用寄存器阵列作为存储单元，并能够对分支方向和分支目标都进行预测；第二级预测器包括大型分支目标缓存器和双峰表，所述采用SRAM作为存储单元并支持大范围目标跳转，所述双峰表对分支方向进行预测；第三级预测器为TAGE预测器和循环预测器，采用SRAM作为存储单元并利用全局历史进行预测；对于第三级预测器，还辅以返回地址堆栈RAS和分支译码单元进行预测。该多周期取指分支预测机制适用于多级流水的取指单元，能够提供快速且准确的分支预测，是一种具有实际应用价值的分支预测机制。

主权项：1.一种多周期取指分支预测系统，其特征在于，包括第一级预测器、第二级预测器和第三级预测器；所述第一级预测器包括微型分支目标缓存器，所述微型分支目标缓存器采用寄存器阵列作为存储单元，并能够对分支方向和分支目标都进行预测；所述第二级预测器包括大型分支目标缓存器和双峰表，所述大型分支目标缓存器采用SRAM作为存储单元并支持大范围目标跳转，所述双峰表对分支方向进行预测；所述第三级预测器为TAGE预测器和循环预测器，采用SRAM作为存储单元并利用全局历史进行预测；对于第三级预测器，还辅以返回地址堆栈RAS和分支译码单元进行预测；所述第一级预测器的存储表项包括标记域、饱和计数器、偏移量以及是否为条件分支指令标志；预测时，是否为条件分支指令标志将决定分支方向预测由饱和计数器提供还是直接跳转；所述第二级预测器的存储表项包括标记域、偏移量、扩展目标地址、是否需要扩展标志以及否为条件分支指令标志；预测时，是否为条件分支指令标志将决定分支方向预测由双峰表的饱和计数器提供还是直接跳转；是否需要扩展标志将决定分支目标预测由扩展目标地址缓存直接提供还是由偏移量通过有符号运算得到；所述TAGE预测器包括基准预测器和若干个标记预测表，每一个标记预测表的表项由饱和计数器、标记域以及使用度计数器组成，所述饱和计数器、所述标记域以及所述使用度计数器的位宽灵活设置；所述第三级预测器以第二级预测器的双峰表为基准预测器，并以循环预测器对TAGE预测器预测的循环体进行辅助修正；所述第三级预测器的最终预测结果由分支译码单元和返回地址堆栈RAS共同决定。

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