堆棧時(shí)，它被寫(xiě)至堆棧指針?biāo)赶虻奈?置，并且例如通過(guò)將指針增加4 (即，4字節(jié)=32位）來(lái)更新堆棧指針的值（從而使得該堆 棧指針指向下一非使用的條目）。當(dāng)隨后從堆棧中移除（或"彈出"）數(shù)據(jù)元素時(shí)，移除該 數(shù)據(jù)元素并且更新堆棧指針以指向更短堆棧上的下一非使用條目。
[0036] 為了以下描述的目的并如圖1所示，堆棧100 (具有由箭頭102所指示的堆棧原 點(diǎn)）被認(rèn)為是向下生長(zhǎng)，從而使得當(dāng)數(shù)據(jù)被推入堆棧時(shí)（例如，當(dāng)添加數(shù)據(jù)108時(shí)，在堆棧 指針從由箭頭104所標(biāo)記的位置移動(dòng)到由箭頭106所標(biāo)記的位置時(shí)）堆棧指針的值減小， 并且當(dāng)從堆棧彈出數(shù)據(jù)時(shí)（例如，當(dāng)移除數(shù)據(jù)108時(shí)，在堆棧指針從箭頭106所標(biāo)記的位置 移動(dòng)至由箭頭104所標(biāo)記的位置時(shí)）該堆棧指針的值增大。然而，將理解到，如果堆棧被認(rèn) 為是向上生長(zhǎng)（其中當(dāng)數(shù)據(jù)被推入堆棧時(shí)堆棧指針值增加，而當(dāng)數(shù)據(jù)被從堆棧彈出時(shí)堆棧 指針值減小），則本文中描述的方法是同等可應(yīng)用的。
[0037] 在由程序所使用的變量被存儲(chǔ)在堆棧100中的情況下（例如，在存在不足的虛擬 寄存器情況下），這些變量被存儲(chǔ)在可以由距當(dāng)前堆棧指針位置（如由箭頭114所指示的） 的偏移112所引用的位置中（例如，圖1中的陰影位置110)。替選地，當(dāng)在函數(shù)中存在動(dòng)態(tài) 堆棧生長(zhǎng)的情況下，則位置可以由距幀指針而非堆棧指針的偏移所引用。如果在堆棧中存 儲(chǔ)的變量隨后被讀取回寄存器中從而能夠使用這些變量，則這引入了顯著的延遲。
[0038] 以下描述對(duì)堆棧保存變量的值進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。通過(guò)預(yù)測(cè)該值，而非從存儲(chǔ)器中 讀取它，消除了與從堆棧中讀取該值相關(guān)聯(lián)的延遲。在以下描述的方法中，當(dāng)變量被存儲(chǔ)到 堆棧以釋放虛擬寄存器時(shí)，連同變量被存儲(chǔ)在堆棧中的何處的細(xì)節(jié)一起，數(shù)據(jù)條目被存儲(chǔ) 在記錄了其中存儲(chǔ)有變量的值（在它被存儲(chǔ)到堆棧中之前）的物理寄存器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。 隨后，當(dāng)存在從堆棧加載變量的指令時(shí)，之前存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)條目能夠用于標(biāo)識(shí)哪個(gè)物理寄存 器包含該變量的值，并且新的虛擬寄存器能夠被映射到該物理寄存器。在一些示例中，不執(zhí) 行從存儲(chǔ)器的加載，而在其它示例中，仍然可以執(zhí)行從存儲(chǔ)器的加載但預(yù)測(cè)的值用于使得 能夠與該加載并行地執(zhí)行相關(guān)指令并且該加載僅用于核對(duì)預(yù)測(cè)的值（即，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中標(biāo) 識(shí)的、并且新的虛擬寄存器被映射到的物理寄存器中存儲(chǔ)的值）是正確的。還描述進(jìn)一步 的方法，這些進(jìn)一步的方法使得該方法能夠在函數(shù)調(diào)用之后和/或在未使用寄存器重命名 的情況下工作。
[0039] 圖2示出了對(duì)保存到堆棧的變量的值進(jìn)行預(yù)測(cè)的示例方法的流程圖。如圖2所示， 當(dāng)出現(xiàn)參照堆棧指針而存儲(chǔ)值（在更高等級(jí)的構(gòu)造中，該值也可以被稱(chēng)作變量）的指令時(shí) (塊202)，與該存儲(chǔ)指令對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)條目被存儲(chǔ)在新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中（塊204)，該新的數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)在本文中可以被稱(chēng)作"堆棧保存的值存儲(chǔ)區(qū)"。例如可以通過(guò)檢查該指令以查找在重命名 前具有以下形式的指令來(lái)檢測(cè)（在塊202中）該指令：
[0040]STReg, [SP+#offset]
[0041](其中，Reg可以是任意的，#offset(偏移）是字面值（literalvalue)，并且SP 指的是虛擬堆棧指針），并且在一些示例中，也可以使用基于PC(程序計(jì)數(shù)器）的信任表 (confidencetable)。每個(gè)數(shù)據(jù)條目包括三個(gè)元素：存儲(chǔ)當(dāng)前堆棧指針值的物理寄存器 的寄存器ID(Psp)、在變量的值被存儲(chǔ)到堆棧之前存儲(chǔ)該變量的值的物理寄存器的寄存器 ID(P)、以及到該變量所存儲(chǔ)處的當(dāng)前堆棧指針的偏移（0)。在一些示例中，所有三個(gè)元素 (PSP、P和0)被全部包括在一個(gè)數(shù)據(jù)條目?jī)?nèi)。在其它示例中，盡管在數(shù)據(jù)條目?jī)?nèi)表示所有三 個(gè)元素，但是它們可以不被全部包括；然而，這可能導(dǎo)致增加數(shù)量的不正確預(yù)測(cè)。例如，可以 包括Psp的位的子集而非全部包括PSP，并且類(lèi)似地可以包括0的位的子集而非全部包括0。 在其它示例中，可以使用來(lái)自Psp和〇的位的組合（而非全部的PSP和〇)，例如，PSP和〇的 "哈希"，例如，使用XOR邏輯函數(shù)來(lái)將Psp的位與0的位進(jìn)行組合的結(jié)果。
[0042] 如上所述，當(dāng)在函數(shù)中存在動(dòng)態(tài)的堆棧生長(zhǎng)的情況下，可以通過(guò)距幀指針而非堆 棧指針的偏移來(lái)參照該位置，并且在這種情況下，將存儲(chǔ)當(dāng)前幀指針值的物理寄存器的寄 存器ID存儲(chǔ)在適當(dāng)?shù)奈恢茫≒fp)，而非存儲(chǔ)當(dāng)前堆棧指針值的物理寄存器的寄存器ID(Psp)。 然后，所存儲(chǔ)的偏移〇是到該變量所存儲(chǔ)處的當(dāng)前幀指針的偏移。查找過(guò)程維持不變，而不 管在兩種情況下是Psp還是PFP被存儲(chǔ)作為存儲(chǔ)物理寄存器ID的表。為了清楚的目的，以下 描述指的是存儲(chǔ)PSP，但是將理解到，該描述也適用于存儲(chǔ)Pfp的情形。
[0043] 在堆棧保存的值存儲(chǔ)區(qū)中存在許多數(shù)據(jù)條目，并且該存儲(chǔ)區(qū)可以被設(shè)置為以任意 適當(dāng)?shù)姆绞酱鎯?chǔ)實(shí)施例，并且以下描述的示例僅提供少量的示例。在一個(gè)示例中，每個(gè)數(shù)據(jù) 條目可以包括用于堆棧指針的5位寄存器ID，用于寄存器ID的5位條目保持有在變量被 存儲(chǔ)到堆棧中之前的該變量并且如果容納堆棧內(nèi)的可能偏移的全部范圍，則偏移可以例如 是16位尺寸。然而，由于實(shí)際偏移可能在尺寸上要小得多，因而在堆棧保存的變量存儲(chǔ)區(qū) 中存儲(chǔ)的偏移的尺寸可以在尺寸上被限制到例如5位。
[0044] 在能夠被存儲(chǔ)在堆棧保存的變量存儲(chǔ)區(qū)中的偏移的尺寸被限制（例如，到5位的 條目）的情況下，存在多個(gè)不同機(jī)制，這些機(jī)制可以用于解決不太可能發(fā)生的實(shí)際偏移大 于能夠在可用條目中存儲(chǔ)的偏移的事件。在第一示例中，未存儲(chǔ)條目，從而使得隨后不能預(yù) 測(cè)變量的值并且相反必須從堆棧中讀取變量的值。在第二示例中，僅存儲(chǔ)底部（即，最不重 要的）位。如果所存儲(chǔ)的這5位與在堆棧保存的值存儲(chǔ)區(qū)中的另一條目匹配，則這可能導(dǎo) 致不正確的預(yù)測(cè)。在第三示例中，所存儲(chǔ)的偏移值可能不是實(shí)際偏移，而是創(chuàng)建5位值的偏 移值的哈希（這減少了堆棧保存的值存儲(chǔ)區(qū)中的兩個(gè)條目之間的匹配的風(fēng)險(xiǎn)）。
[0045] 在示例中，可以識(shí)別出以下參照堆棧指針而存儲(chǔ)值的指令（在塊202中）：
[0046] STR2 8[SP]
[0047] 其中，R2是要被存儲(chǔ)到堆棧中的虛擬寄存器，并且這要被存儲(chǔ)在距堆棧指針（SP) 的偏移8處。這可以通過(guò)處理器中的解碼和重命名級(jí)來(lái)（使用寄存器重命名映射）進(jìn)行翻 譯以：
[0048] STP8 8[P4]
[0049] 假設(shè)在該示例中，虛擬寄存器R2當(dāng)前被映射到物理寄存器P8并且當(dāng)前堆棧指針 被存儲(chǔ)在物理寄存器P4中。這導(dǎo)致堆棧保持的變量存儲(chǔ)區(qū)中的條目包括三個(gè)元素：P4、P8 和8。
[0050] 在示例中，堆棧保存的值存儲(chǔ)區(qū)可以是表的形式：
[0051]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)處理器中的堆棧中存儲(chǔ)的變量的值進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法，所述堆棧具有堆棧指 針，并且所述方法包括： 響應(yīng)于檢測(cè)到參照所述堆棧指針而將變量存儲(chǔ)到所述堆棧的指令（202)，在數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)條目，所述數(shù)據(jù)條目包括用于所述堆棧指針的唯一ID、表示所述變量被存儲(chǔ) 到所述堆棧之前的所述變量的值的參數(shù)、以及所述變量所存儲(chǔ)處與所述堆棧指針的偏移 (204)； 響應(yīng)于隨后檢測(cè)到參照所述堆棧指針而從所述堆棧加載變量的指令（206)，在所述數(shù) 據(jù)結(jié)構(gòu)中搜索與所檢測(cè)到的指令對(duì)應(yīng)的條目（208);并且 響應(yīng)于找到所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的對(duì)應(yīng)條目（210)，使用在所述對(duì)應(yīng)條目中存儲(chǔ)的信息來(lái) 更新在所檢測(cè)到的指令中引用的虛擬寄存器的有效值（212)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)應(yīng)條目包括與所檢測(cè)到的指令中的偏移和堆 棧指針信息對(duì)應(yīng)的偏移和用于所述堆棧指針的唯一ID。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 響應(yīng)于沒(méi)有找到所述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的對(duì)應(yīng)條目（210)，執(zhí)行所檢測(cè)到的指令（214)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于所述堆棧指針的唯一ID是每當(dāng)所述堆棧增 大或縮小時(shí)所更新的標(biāo)識(shí)符。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述表示所述變量被存儲(chǔ)到所述堆棧之前的所 述變量的值的參數(shù)包括所述變量被存儲(chǔ)到所述堆棧之前的所述變量的值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，用于所述堆棧指針的唯一ID是存儲(chǔ)所述堆棧指 針的當(dāng)前值的物理寄存器的寄存器ID。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述表示所述變量被存儲(chǔ)到所述堆棧之前的所 述變量的值的參數(shù)包括存儲(chǔ)有在所述變量被存儲(chǔ)到所述堆棧之前的所述變量的值的物理 寄存器的寄存器ID。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，對(duì)應(yīng)條目包括與所檢測(cè)到的指令中的偏移對(duì)應(yīng) 的偏移，并且進(jìn)一步包括存儲(chǔ)有所述堆棧指針的值的、與存