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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024055031
(43)【公開日】2024-04-18
(54)【発明の名称】演算処理装置および演算処理方法
(51)【国際特許分類】
G06F 9/38 20180101AFI20240411BHJP
【ＦＩ】
G06F9/38 330F
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022161603
(22)【出願日】2022-10-06
(71)【出願人】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(74)【代理人】
【識別番号】100107515
【弁理士】
【氏名又は名称】廣田 浩一
(72)【発明者】
【氏名】岡崎 亮平
【テーマコード（参考）】
5B013
【Ｆターム（参考）】
5B013BB02
5B013BB12
(57)【要約】
【課題】条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力する。
【解決手段】分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と各条件分岐命令の現在の成立回数と各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを保持する予測保持部を有する。分岐命令発行スケジューラは、完了待ちの分岐命令を保持する分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、命令再フェッチ要求を出力し、分岐予測ミスを判定した位置から先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を分岐予測部に出力する。分岐予測部は、上記命令再フェッチ要求に基づいて、残りの成立回数の予測値を、連続する成立回数の予測値と現在の成立回数との差に設定し、さらに、リペア要求に対応する条件分岐命令の数を残りの成立回数の予測値から減じる。
【選択図】図１
【解決手段】分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と各条件分岐命令の現在の成立回数と各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを保持する予測保持部を有する。分岐命令発行スケジューラは、完了待ちの分岐命令を保持する分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、命令再フェッチ要求を出力し、分岐予測ミスを判定した位置から先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を分岐予測部に出力する。分岐予測部は、上記命令再フェッチ要求に基づいて、残りの成立回数の予測値を、連続する成立回数の予測値と現在の成立回数との差に設定し、さらに、リペア要求に対応する条件分岐命令の数を残りの成立回数の予測値から減じる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置であって、
各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、
前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、
前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理装置。
各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、
前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、
前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理装置。
【請求項2】
前記分岐命令発行スケジューラは、分岐予測ミスを判定した複数の条件分岐命令が前記分岐命令完了キューに存在する場合、前記分岐命令完了キューの先頭に最も近くの分岐予測ミスを判定した条件分岐命令の前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐予測ミスを判定した条件分岐命令より前記分岐命令完了キューの後ろに保持された分岐命令を無効にする
請求項１に記載の演算処理装置。
請求項１に記載の演算処理装置。
【請求項3】
前記分岐命令発行スケジューラは、前記リペア要求を前記分岐予測部に出力後、前記リペア要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値が更新される間、前記アドレス生成部による前記フェッチアドレスの生成を抑止させる
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
【請求項4】
前記予測保持部は、さらに、各条件分岐命令の連続する不成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の不成立回数と、各条件分岐命令の残りの不成立回数の予測値とを保持することで、各条件分岐命令の連続する不成立回数を予測可能であり、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの前記先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの不成立回数の予測値を前記連続する不成立回数の予測値と前記現在の不成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの不成立回数の予測値から減じる
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの前記先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの不成立回数の予測値を前記連続する不成立回数の予測値と前記現在の不成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの不成立回数の予測値から減じる
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
【請求項5】
前記分岐予測部は、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、前記残りの成立回数の予測値を減じ、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"の場合、前記連続する成立回数の予測値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
請求項１または請求項２に記載の演算処理装置。
【請求項6】
分岐予測部とアドレス生成部と分岐命令発行スケジューラとを有し、命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置の演算処理方法であって、
前記分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測し、
前記アドレス生成部は、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成し、
前記分岐命令発行スケジューラは、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理方法。
前記分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測し、
前記アドレス生成部は、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成し、
前記分岐命令発行スケジューラは、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、演算処理装置および演算処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＰＵ等の演算処理装置は、命令を分割して実行するパイプラインを有し、命令を並列に実行可能にすることで、処理性能を向上している。さらに、この種の演算処理装置に、条件分岐命令の分岐の有無を予測する分岐予測機構が設けられる場合、処理性能はさらに向上される。
【0003】
例えば、アドレスが同じ条件分岐命令毎に、分岐が連続して成立する回数と分岐が連続して不成立する回数とをパターンとして記憶し、条件分岐命令が成立するか不成立であるかを予測する分岐予測手法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１５－０３６８８８号公報
【特許文献2】国際公開第２００８／０２９４５０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
例えば、分岐命令用のリザベーションステーションは、分岐命令の処理をインオーダで実施し、分岐命令の情報を保持するキューの先頭から分岐命令の完了報告を順次実施する。例えば、分岐命令用のリザベーションステーションは、条件分岐命令の実行結果により分岐予測ミスを判定した場合、判定した条件分岐命令がキューの先頭になるまで待った後、分岐予測ミスに対応して命令再フェッチ要求を出力する。
【0006】
このように、命令再フェッチ要求をインオーダで出力する場合、分岐予測ミスを判定した条件分岐命令がキューの先頭になるまで命令再フェッチ要求に対するフェッチ処理を実施できない。この場合、命令再フェッチ要求に対するフェッチ処理を実施する命令フェッチパイプラインの処理時間を隠すことができず、演算処理装置の処理性能は低下する。
【0007】
予測ミスが確定した条件分岐命令がキューの先頭になるまで待たずに命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力できる場合、命令再フェッチ要求に対するフェッチ処理を実施する命令フェッチパイプラインの処理時間を隠すことができる。しかしながら、条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力する手法が提案されていない。
【0008】
１つの側面では、本発明は、条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
一つの観点によれば演算処理装置は、命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置であって、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる。
【発明の効果】
【0010】
条件分岐命令の予測精度を低下させることなく命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態における演算処理装置の一例を示すブロック図である。
【図4】条件分岐命令を含む命令ループの例と、命令ループが処理される際の分岐命令発行スケジューラの動作の例とを示す説明図である。
【図5】別の実施形態における演算処理装置の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、図面を参照して、実施形態が説明される。以下では、信号が伝達される信号線には、信号名と同じ符号が使用される。特に限定されないが、以下で説明する演算処理装置は、スーパースカラ方式のプロセッサであり、パイプライン処理により命令を並列に実施する。なお、以下で説明する演算処理装置は、スカラー方式のプロセッサでもよい。
【0013】
【0014】
演算処理装置１００は、命令を保持する命令バッファ部、命令をデコードする命令デコード部、演算命令の出力をスケジューリングする演算命令発行スケジューラ、演算命令を実行する演算器およびオペランドデータを保持するレジスタファイル等を有してもよい。
【0015】
アドレス生成部１は、プログラムカウンタＰＣの値または分岐予測部５から出力されるアドレスをメモリ２に出力し、メモリ２から命令をフェッチする。メモリ２からフェッチされた命令は、分岐命令発行スケジューラ３、分岐予測部５および図示しない演算命令発行スケジューラ等に供給される。例えば、アドレス生成部１は、分岐命令発行スケジューラ１３０から通知される命令再フェッチ要求（再命令フェッチアドレスを含む）に基づいて分岐予測ミスを検出する。この場合、アドレス生成部１は、再命令フェッチアドレスを使用して命令をフェッチする。アドレス生成部１は、各種のエラーの発生により、命令の実行をキャンセルするためにパイプラインをクリアする場合、プログラムカウンタＰＣの値を使用して命令をフェッチする。
【0016】
分岐命令発行スケジューラ３は、ＦＩＦＯ（First-In First-Out）タイプの分岐命令完了キュー４を有する。分岐命令完了キュー４は、アドレス生成部１がフェッチした分岐命令（条件分岐命令または無条件分岐命令）の情報を保持する複数のエントリを有する。分岐命令完了キュー４において、図示しない出力ポインタで示されるエントリは、ＴＯＱ（Top Of Queue）とも称される。
【0017】
分岐命令完了キュー４には、ＴＯＱのエントリから図示しない入力ポインタで示されるエントリまで、未完了の分岐命令の情報がプログラムの記述順に保持される。処理が完了した分岐命令の情報は、ＴＯＱになるまで待たされた後、ＴＯＱから取り出される。すなわち、分岐命令発行スケジューラ３による分岐命令の完了処理はインオーダで行われる。以下では、分岐命令完了キュー４に保持される分岐命令の情報は、単に分岐命令とも称される。
【0018】
分岐命令発行スケジューラ３は、ＴＯＱに保持している分岐命令の成立（ｔａｋｅｎ）または不成立（ｎｏｔ－ｔａｋｅｎ）が、演算結果等により確定した場合、分岐予測部５に完了報告を出力する。分岐命令発行スケジューラ３は、完了していない条件分岐命令の分岐予測ミスの発生を検出した場合、アドレス生成部１および分岐予測部５に命令再フェッチ要求を出力する。命令再フェッチ要求は、ＴＯＱにある条件分岐命令に対応して出力されるだけでなく、ＴＯＱ以外にある条件分岐命令に対応しても出力される。
【0019】
分岐命令発行スケジューラ３は、命令再フェッチ要求を出力したエントリより後ろのエントリ（ＴＯＱと反対側のエントリ）に保持された分岐命令を無効にする。分岐命令発行スケジューラ３は、ＴＯＱ以外のエントリから命令再フェッチ要求を出力する場合、ＴＯＱから分岐予測ミスを検出したエントリまでの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を分岐予測部５に出力する。
【0020】
分岐予測部５は、予測保持部６を有する。分岐予測部５は、予測保持部６に保持された情報を使用して、アドレス生成部１が生成したアドレスに基づいて、条件分岐命令による分岐が成立するか否かを予測し、分岐の成立を予測した場合、分岐先を示すアドレスをアドレス生成部１に出力する。
【0021】
予測保持部６は、１つの条件分岐命令の情報をそれぞれ保持する複数のエントリを有する。各エントリは、条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、条件分岐命令の現在の成立回数と、条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する。そして、分岐予測部５は、予測保持部６を使用して、条件分岐命令の連続する成立回数と、成立から不成立への切り替わりとを予測する。
【0022】
なお、予測保持部６には、条件分岐命令のアドレスの一部のみが保持され、残りのアドレスは、予測保持部６のエントリを識別するインデックスとして使用されてもよい。また、連続する不成立回数を予測する場合、予測保持部６には、現在の成立回数、連続する成立回数の予測値および残りの成立回数の予測値の代わりに、現在の不成立回数、連続する不成立回数の予測値および残りの不成立回数の予測値が保持される。
【0023】
現在の成立回数は、条件分岐命令が不成立になった後に連続した成立回数を示し、分岐命令発行スケジューラ３からの条件分岐命令の成立の完了報告毎にインクリメントされる。現在の成立回数は、条件分岐命令の完了報告が不成立であるときに"０"にリセットされる。なお、条件分岐命令の連続する不成立回数と、不成立から成立への切り替わりとを予測する場合、現在の不成立回数は、条件分岐命令の不成立の完了報告毎にインクリメントされ、条件分岐命令の完了報告が成立であるときに"０"にリセットされる。
【0024】
連続する成立回数の予測値は、条件分岐命令による分岐が連続して成立する残りの回数の予測値を示す。例えば、連続する成立回数の予測値が"３０"の場合、分岐予測部５は、残りの成立回数の予測値が"０"から"２９"の場合、次の条件分岐命令が成立すると予測する。分岐予測部５は、残りの成立回数の予測値が"３０"の場合、次の条件分岐命令が不成立すると予測する。
【0025】
分岐予測部５は、分岐予測を開始する前に、条件分岐命令毎の完了報告に基づいて、条件分岐命令が不成立になるまでの連続する成立回数（例えば、ループ回数）を取得する。分岐予測部５は、例えば、連続成立回数が２回連続して同じになった場合、連続成立回数を連続する成立回数の予測値に設定し、連続する成立回数の予測値を設定した条件分岐命令の分岐予測を開始する。
【0026】
なお、連続する不成立回数を予測する場合に連続する成立回数の予測値の代わりに使用される連続する不成立回数の予測値は、条件分岐命令による分岐が連続して不成立する残りの回数の予測値を示す。例えば、連続する不成立回数の予測値が"３０"の場合、分岐予測部５は、残りの不成立回数の予測値が"０"から"２９"の場合、次の条件分岐命令が不成立すると予測する。分岐予測部５は、残りの不成立回数の予測値が"３０"の場合、次の条件分岐命令が成立すると予測する。
【0027】
残りの成立回数の予測値は、条件分岐命令のフェッチ時、命令再フェッチ要求の発生時、またはリペア要求の発生時に更新される。分岐予測部５は、条件分岐命令のフェッチアドレスの受信に基づいて、対応するエントリにおける残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、残りの成立回数の予測値をデクリメントする。分岐予測部５は、条件分岐命令のフェッチアドレスの受信に基づいて、対応するエントリにおける残りの成立回数の予測値が"０"の場合、連続する成立回数の予測値を残りの成立回数の予測値に設定する。そして、分岐予測部５は、命令フェッチ時に更新される連続する成立回数の予測値を使用して条件分岐命令の成立または不成立を予測する。
【0028】
分岐予測部５は、分岐命令完了キュー４のＴＯＱ以外に保持された条件分岐命令に対する命令再フェッチ要求を受けた場合、命令ループ内で未完了の条件分岐命令を保持するエントリの連続する成立回数の予測値から現在の成立回数を減じた値を残りの成立回数の予測値に設定する。命令ループについては、図４で説明される。さらに、分岐予測部５は、分岐命令発行スケジューラ３からのリペア要求に応じて、命令ループ内の未完了の条件分岐命令毎に残りの成立回数の予測値をデクリメントする。なお、分岐予測部５は、リペア要求の処理において、命令ループ内の未完了の条件分岐命令の残りの成立回数の予測値が"０"の場合、連続する成立回数の予測値を残りの成立回数の予測値に設定する。
【0029】
これにより、命令再フェッチ要求がＴＯＱ以外のエントリからアウトオブオーダで出力される場合にも、未完了の条件分岐命令の残りの成立回数の予測値を適切な値に更新することができる。したがって、分岐予測ミスが発生した条件分岐命令のＴＯＱ以外での命令再フェッチ後に、命令ループ内にある条件分岐命令の残りの成立回数の予測値の予測精度が低下することを抑制することができる。ＴＯＱ以外のエントリに対応して命令再フェッチ要求が出力される場合の残りの成立回数の予測値の更新の例は、図３および図４で説明される。
【0030】
なお、分岐予測部５は、連続する不成立回数を予測する場合で、ＴＯＱ以外に保持された条件分岐命令に対する命令再フェッチ要求を受けた場合、未完了の条件分岐命令について、連続する不成立回数の予測値から現在の不成立回数を減じた値を残りの不成立回数の予測値に設定する。但し、分岐予測部５は、未完了の条件分岐命令の残りの不成立回数の予測値が"０"の場合、連続する不成立回数の予測値を残りの不成立回数の予測値に設定する。
【0031】
図２は、図１の演算処理装置１００において分岐命令の実行時の動作の一例を示す。分岐命令発行スケジューラ３は、分岐命令の完了処理において、分岐命令完了キュー４のエントリのいずれかに保持された分岐命令の処理が確定した場合、分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになるまで待ち、分岐命令の完了処理を実施する。図２に示す例では、分岐命令完了キュー４のＴＯＱに保持された分岐命令の処理が確定する前に、分岐命令完了キュー４の２番目のエントリに保持された条件分岐命令の分岐予測ミスが検出される。
【0032】
図２の上側では、分岐命令発行スケジューラ３は、分岐命令完了キュー４のエントリのいずれかに保持された分岐命令の分岐予測ミスを検出した場合、分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになるまで待つことなく、命令再フェッチ要求を出力する。そして、分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになったときに分岐命令の完了処理を実施する。
【0033】
これにより、分岐予測ミスした条件分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになるまで待つことなく命令再フェッチ要求に対する命令フェッチを実施し、フェッチした命令をデコードすることができる。この結果、命令再フェッチ要求に対する命令フェッチパイプラインの処理を隠すことができ、パイプラインの処理効率を向上することができる。
【0034】
演算処理装置１００は、分岐予測ミスが確定した場合、正しいアドレスでの条件分岐命令の命令再フェッチ要求を分岐命令発行スケジューラ３からアドレス生成部１に出力し、分岐予測ミスに対応して実施したパイプラインのステージをクリアする。
【0035】
図２の下側のかぎ括弧内は、命令の再フェッチをプログラム内の命令の記述順にしたがってインオーダで実施する他の演算処理装置の動作を示す。例えば、他の演算処理装置は、分岐予測ミスが確定した場合、分岐予測ミスした条件分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになった後に命令再フェッチ要求を出力する。
【0036】
この場合、命令再フェッチ要求に対する命令フェッチのタイミングは、図２の上側に示すタイミングより遅れ、分岐予測ミスが確定してから命令再フェッチ要求を出力するまでの待ち時間分の性能低下が発生する。
【0037】
図３は、図１の分岐命令発行スケジューラ３がインオーダまたはアウトオブオーダで命令再フェッチ要求を出力する例を示す。インオーダとは、命令再フェッチ要求が分岐命令完了キュー４のＴＯＱに保持された条件分岐命令に対応して出力されることを示す。アウトオブオーダとは、命令再フェッチ要求が分岐命令完了キュー４のＴＯＱ以外のエントリに保持された条件分岐命令に対応して出力されることを示す。斜線で示すエントリは、命令再フェッチ要求を出力する条件分岐命令を保持していることを示す。網掛けで示すエントリは、完了待ちの条件分岐命令を保持していることを示す。
【0038】
ＴＯＱに保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求が出力される図３（Ａ）では、命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令より前の条件分岐命令は、予測保持部６に反映済みである。これにより、残りの成立回数の予測値を適切に更新することができ、予測精度を低下を抑制することができる。
【0039】
一方、ＴＯＱ以外に保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求が出力される図３（Ｂ）では、命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令より前（ＴＯＱ側）のエントリの少なくともいずれかは、完了待ちの条件分岐命令を保持している場合がある。そして、完了待ちの条件分岐命令に対応する予測保持部６の情報は更新されていない。
【0040】
そこで、上述したように、命令発行スケジューラ３は、完了待ちの条件分岐命令に対応するリペア要求を出力し、分岐予測部５は、リペア要求に基づいて、完了待ちの条件分岐命令に対応する予測保持部６の残りの成立回数の予測値を更新する。
【0041】
【0042】
【0043】
また、図４では、条件分岐命令Ｂは、予測保持部６のエントリに登録されていないか、条件分岐命令Ｂに対応する予測保持部６のエントリが有効でないとする。ここで、条件分岐命令Ｂが一度も完了していない場合、条件分岐命令Ｂは、予測保持部６に登録されていない。また、条件分岐命令Ｂの連続成立回数が複数回繰り返されていない場合、予測保持部６に保持されている条件分岐命令Ｂの情報は有効でない。
【0044】
図４に示す命令列は、条件分岐命令Ａによる命令ループを有し、条件分岐命令Ａによる命令ループ中にフォワード方向の所定数の命令をスキップするかどうかを判定する条件分岐命令Ｂを有する。このような命令ループ内の命令列を処理するとき、分岐命令発行スケジューラ３の分岐命令完了キュー４には、条件分岐命令Ａ、Ｂが交互に保持される。
【0045】
条件分岐命令Ｂ（５）において、分岐予測部５による不成立の予測に対して、条件分岐命令Ｂ（５）の実行結果は成立であり、分岐予測ミスが発生する。命令再フェッチ要求が出力される直前で完了した条件分岐命令Ａにおいて、完了ベースでの残りの成立回数は１０回であるとする。ここで、完了ベースでの残りの成立回数は、連続する成立回数の予測値と現在の成立回数との差で示される。
【0046】
命令再フェッチ要求が出力される時点で、条件分岐命令Ａ（２）の完了ベースでの残りの成立回数は９回であり、条件分岐命令Ａ（４）の完了ベースでの残りの成立回数は８回である。完了ベースでの残りの成立回数は、通常、フェッチベースで更新される残りの成立回数の予測値よりも大きい。
【0047】
上述したように、アドレス生成部が命令再フェッチ要求に基づいて、条件分岐命令Ｂ（５）の飛び先から命令再フェッチを始める時点で、条件分岐命令Ａの完了ベースでの残りの成立回数は１０回である。しかしながら、ＴＯＱと条件分岐命令Ｂ（５）を保持するエントリとの間には条件分岐命令Ａ（２）と条件分岐命令Ａ（４）との未完了のエントリが存在している。このため、条件分岐命令Ａの分岐予測精度を下げないために、条件分岐命令Ｂの命令再フェッチ要求に基づく予測保持部６の更新時に、条件分岐命令Ａの残りの成立回数の予測値は８回にされることが好ましい。
【0048】
条件分岐命令Ａ（２）および条件分岐命令Ａ（４）無視して残りの成立回数の予測値を１０回にする場合、残りの成立回数の予測値は、本来更新すべき回数より２回多くなる。この場合、分岐予測部５は、不成立と予測すべきところ成立と予測するため、分岐予測ミスが発生する。
【0049】
分岐予測ミスの頻度を下げ、予測精度の低下を抑制するために、分岐命令発行スケジューラ３は、ＴＯＱ以外のエントリで分岐予測ミスが発生し、命令再フェッチ要求を出力する場合、リペア要求を分岐予測部５に出力し、残りの成立回数の予測値を修正させる。例えば、リペア要求は、ＴＯＢと、命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令を保持するエントリとの間のエントリに保持される未完了の条件分岐命令毎に、条件分岐命令を識別可能に出力される。
【0050】
分岐予測部５は、リペア要求に対応する条件分岐命令の情報を保持する予測保持部６のエントリが有効な場合、残りの成立回数の予測値を更新する。これにより、ＴＯＱ以外のエントリに保持される条件分岐命令の命令再フェッチ要求が出力される場合にも、分岐予測部５による分岐予測精度の低下を抑制することができる。
【0051】
なお、ＴＯＢと、命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令を保持するエントリとの間に、アドレスが異なる複数の条件分岐命令が存在する場合がある。この場合、分岐命令発行スケジューラ３は、アドレスが異なる条件分岐命令毎に、条件分岐命令の数に対応するリペア要求を出力する。
【0052】
以上、この実施形態では、命令再フェッチ要求がＴＯＱ以外のエントリからアウトオブオーダで出力される場合にも、未完了の条件分岐命令の残りの成立回数の予測値を適切な値に更新することができる。したがって、分岐予測ミスが発生した条件分岐命令のＴＯＱ以外での命令再フェッチ後に、命令ループ内にある条件分岐命令の残りの成立回数の予測値の予測精度が低下することを抑制することができる。この結果、パイプラインの処理効率を向上することができ、演算処理装置１００の処理性能を向上することができる。
【0053】
演算処理装置１００の処理性能の向上により、演算処理装置１００が搭載されるサーバ等のシステムの処理性能を向上することができ、科学技術計算、ディープラーニングまたは各種シミュレーション等に掛かる時間を短縮することができる。
【0054】
分岐命令完了キュー４において分岐予測ミスした条件分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになるまでの待つことなく命令再フェッチ要求に対する命令フェッチを実施し、フェッチした命令をデコードすることができる。この結果、命令再フェッチ要求に対する命令フェッチパイプライン処理を隠すことができ、パイプラインの処理効率を向上することができる。
【0055】
分岐予測部５は、分岐命令発行スケジューラ３からのリペア要求に対応する未完了の条件分岐命令に対応するエントリの残りの成立回数の予測値をデクリメントし、または、連続する成立回数の予測値に設定する。これにより、命令再フェッチ要求がＴＯＱ以外のエントリからアウトオブオーダで出力される場合にも、未完了の条件分岐命令の残りの成立回数の予測値を適切な値に更新することができる。したがって、分岐予測ミスが発生した条件分岐命令の命令再フェッチ後に、条件分岐命令の残りの成立回数の予測値の予測精度が低下することを抑制することができる。
【0056】
予測保持部６には、現在の成立回数、連続する成立回数の予測値および残りの成立回数の予測値の代わりに、現在の不成立回数、過去の不成立回数および残りの不成立回数の予測値が保持可能である。これにより、予測保持部６を、条件分岐命令の連続する成立回数の予測だけでなく、条件分岐命令の連続する不成立回数の予測にも使用することができる。
【0057】
【0058】
図５に示す演算処理装置１０２は、命令フェッチアドレス生成部１０、分岐予測機構１２、１次命令キャッシュ１４、２次キャッシュ１６、命令バッファ部１８、命令デコード部２０およびレジスタリネーミング部２２を有する。命令フェッチアドレス生成部１０は、命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部の一例である。
【0059】
また、演算処理装置１０２は、リザベーションステーションＲＳ、コミット制御部３４およびプログラムカウンタ３６を有する。以下では、コミット制御部３４は、ＣＳＥ（Commit Stack Entry）３４とも称される。リザベーションステーションＲＳは、ＲＳＡ（Reservation Station for Address generation）２４、ＲＳＥ（Reservation Station for Execution）２６、ＲＳＦ（Reservation Station for Floating point）２８およびＲＳＢＲ（Reservation Station for BRanch）３０を有する。以下では、ＲＳＡ２４、ＲＳＥ２６、ＲＳＦ２８、ＲＳＢＲ３０を区別なく示す場合、リザベーションステーションＲＳとも称される。
【0060】
さらに、演算処理装置１０２は、オペランドアドレス生成部３８、１次データキャッシュ４０、演算器４２、４４、固定小数点更新バッファ４６、浮動小数点更新バッファ４８、固定小数点レジスタ５０および浮動小数点レジスタ５２を有する。以下では、固定小数点更新バッファ４６および浮動小数点更新バッファ４８は、更新バッファ４６、４８とも称される。固定小数点レジスタ５０および浮動小数点レジスタ５２は、レジスタ５０、５２とも称される。
【0061】
命令フェッチアドレス生成部１０は、プログラムカウンタ３６の値または分岐予測機構１２による予測結果またはＲＳＢＲ３０からの命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成する。命令フェッチアドレス生成部１０は、生成した次の命令のフェッチアドレスを１次命令キャッシュ１４に出力し、１次命令キャッシュ１４から命令をフェッチする。
【0062】
分岐予測機構１２は、ＬＰＴ（Local Pattern Table）１２５を有する。分岐予測機構１２は、命令フェッチアドレス生成部１０が生成したアドレスに基づいて、ＬＰＴ１２５を使用して、条件分岐命令による分岐が実施されるか否かを予測する。分岐予測機構１２は、分岐を予測した場合（成立）、分岐先アドレス（ターゲットアドレス）を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。分岐予測機構１２の例は、図７で説明される。
【0063】
１次命令キャッシュ１４は、命令フェッチアドレス生成部１０からのアドレスで示される領域から命令を取り出し、取り出した命令を命令バッファ部１８に出力する。１次命令キャッシュ１４が保持する命令として、演算器４２、４４を使用して演算を実行する演算命令、メモリアクセス命令または分岐命令を含む。１次命令キャッシュ１４は、アドレスで示される領域の命令を保持していない場合、２次キャッシュ１６にアクセス要求を出力し、２次キャッシュ１６から命令を取り出す。
【0064】
２次キャッシュ１６は、アクセス要求に含まれるアドレスで示される領域から命令を取り出し、取り出した命令を１次命令キャッシュ１４に出力する。２次キャッシュ１６は、アドレスで示される領域の命令を保持していない場合、メインメモリ２１０にアクセス要求を出力し、メインメモリ２１０から命令を取り出す。例えば、メインメモリ２１０は、演算処理装置１０２を含む半導体チップとは別の半導体チップに含まれる。なお、２次キャッシュは、命令だけでなくデータを保持してもよい。
【0065】
命令バッファ部１８は、１次命令キャッシュ１４から出力される複数の命令を並列に保持し、保持した命令を命令デコード部２０に並列に出力する。例えば、命令バッファ部１８は、４つの命令を命令デコード部２０に並列に出力する。なお、１次命令キャッシュ１４から命令バッファ部１８に並列に出力される命令の数は、４つより多い。
【0066】
命令デコード部２０は、命令バッファ部１８から出力される複数の命令を並列にデコードする複数のデコードスロットを有する。特に限定されないが、デコードスロットの数は４つである。各デコードスロットは、各命令を実行する演算器４２、４４等に対応するリザベーションステーションＲＳ（ＲＳＡ２４、ＲＳＥ２６、ＲＳＦ２８またはＲＳＢＲ３０）を決定する。各デコードスロットは、命令の出力先のリザベーションステーションＲＳを示す情報等を命令に付加し、情報を付加した命令をレジスタリネーミング部２２に出力する。
【0067】
また、命令デコード部２０は、演算処理装置１０２で実行するプログラム中の記述の順番にしたがって、命令に命令識別子（ＩＩＤ：Instruction Identification）を割り振り、割り振った命令識別子を、デコードした命令（デコード結果）とともにＣＳＥ３４に出力する。なお、命令バッファ部１８および命令デコード部２０は、プログラム中の記述の順番を入れ替えることなく複数の命令を並列に処理する（インオーダ）。
【0068】
レジスタリネーミング部２２は、アウトオブオーダ実行を可能にするために、命令の実行時に、命令オペランドで指定されるレジスタ５０（または５２）の代わりに使用する更新バッファ４６（または４８）のエントリを割り当てる。レジスタリネーミング部２２は、割り当てた更新バッファ４６（または４８）のエントリを示す情報とともに、命令デコード部２０から出力される命令を、命令を実行するリザベーションステーションＲＳに出力する。なお、命令デコード部２０から出力される命令は、命令をどのリザベーションステーションＲＳに出力するかを示す情報を含む。
【0069】
例えば、命令デコード部２０がデコードした命令がメモリアクセス命令（ロード命令またはストア命令）である場合、命令はＲＳＡ２４に出力される。命令デコード部２０がデコードした命令が固定小数点数の演算命令である場合、命令はＲＳＥ２６に出力される。命令デコード部２０がデコードした命令が浮動小数点数の演算命令である場合、命令はＲＳＦ２８に出力される。命令デコード部２０がデコードした命令が分岐命令である場合、命令はＲＳＢＲ３０に出力される。
【0070】
ＲＳＡ２４は、命令デコード部２０から順次受けるメモリアクセス命令を保持し、保持したメモリアクセス命令を実行可能な順にオペランドアドレス生成部３８に出力する（アウトオブオーダ）。オペランドアドレス生成部３８は、リザベーションステーションＲＳＡから受けるメモリアクセス命令に基づいてアドレスを生成し、生成したアドレスを１次データキャッシュ４０に出力する。なお、図５では、演算処理装置１０２は、複数のオペランドアドレス生成部３８を有するが、オペランドアドレス生成部３８の数は１個でもよい。
【0071】
１次データキャッシュ４０は、例えば、ロード命令が実行される場合、オペランドアドレス生成部３８からのアドレスで示される領域に保持されたデータを取り出し、取り出したデータを更新バッファ４６または更新バッファ４８に出力する。１次データキャッシュ４０は、１次命令キャッシュ１４と同様に、アドレスで示される領域のデータを保持していない場合、２次キャッシュ１６にアクセス要求を出力し、２次キャッシュ１６からデータを取り出す。
【0072】
ＲＳＥ２６は、命令デコード部２０から順次受ける固定小数点数の演算命令を保持し、保持した演算命令を実行可能な順に演算器４２に出力する（アウトオブオーダ）。ＲＳＦ２８は、命令デコード部２０から順次受ける浮動小数点数の演算命令を保持し、保持した演算命令を実行可能な順に演算器４４に出力する（アウトオブオーダ）。
【0073】
ＲＳＢＲ３０は、命令デコード部２０から順次受ける分岐命令を、分岐の成立または不成立が確定し、完了報告を出力するまで保持する。ＲＳＢＲ３０は、分岐命令の完了処理をインオーダで行い、完了信号をＣＳＥ３４に通知し、ＣＳＥ３４に分岐命令をコミットさせる。ＲＳＢＲ３０は、分岐予測ミスが確定した場合、命令再フェッチ要求を命令フェッチアドレス生成部１０および分岐予測機構１２に出力する。ＲＳＢＲ３０の例は、図６に示される。
【0074】
ＣＳＥ３４は、レジスタリネーミング部２２を介して受信する命令を、プログラムに記述された順番通りに貯めておくキューと、命令の完了処理を実施する完了処理部とを有する。完了処理部は、各リザベーションステーションＲＳで実施された命令の完了報告とキューの情報とに基づいて、プログラムで記述された順にしたがって命令の完了処理をインオーダで実施する。完了処理部は、完了処理において、ＣＳＥ３４のキューに貯められた完了報告待ちの命令の中から完了報告に対応する命令をコミット（終了）し、資源を更新する。
【0075】
プログラムカウンタ３６は、コミット制御部３４からの指示に基づいて、命令の格納先を示すメモリアドレスを更新し、更新したメモリアドレスをプログラムカウンタＰＣとして命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。
【0076】
演算器４２は、固定小数点数用の演算器である。演算処理装置１０２は、命令デコード部２０により並列にデコードされた固定小数点数の演算命令を並列に実行するために、複数の演算器４２を有してもよい。演算器４２は、演算に使用するデータを更新バッファ４６またはレジスタ５０から取得し、演算結果を更新バッファ４６に格納する。
【0077】
演算器４４は、浮動小数点数用の演算器である。例えば、演算処理装置１０２は、命令デコード部２０により並列にデコードされた浮動小数点数の演算命令を並列に実行するために、複数の演算器４４を有してもよい。演算器４４は、演算に使用するデータを更新バッファ４８またはレジスタ５２から取得し、演算結果を更新バッファ４８に格納する。なお、演算器４４は、積和演算、整数演算、論理演算等を実行する演算器を含んでもよい。
【0078】
更新バッファ４６は、演算器４２で実行する演算に使用するデータを保持する複数のエントリと、エントリとレジスタ５０内のレジスタとの対応付けを管理する管理部とを有する。更新バッファ４８は、演算器４４で実行する演算に使用するデータを保持する複数のエントリと、エントリとレジスタ５２内のレジスタとの対応付けを管理する管理部とを有する。
【0079】
レジスタ５０は、演算器４２で実行する演算に使用するデータと演算器４２による演算の実行結果とを保持する複数のエントリを有する。レジスタ５２は、演算器４４で実行する演算に使用するデータと演算器４４による演算の実行結果とを保持する複数のエントリを有する。
【0080】
例えば、レジスタ５０は、６４ビット構成の３２個の固定小数点レジスタを含み、レジスタ５２は、５１２ビット構成の３２個の浮動小数点レジスタを含む。なお、レジスタ５０、５２の各レジスタの個数とビット構成は、上記以外でもよい。また、浮動小数点数用のレジスタ５２のレジスタのビット構成は、可変にされてもよい。
【0081】
なお、図５に示す演算処理装置１０２の回路要素は、図示しないフリップフロップにより複数のステージに分割され、演算処理装置１０２は、命令をパイプライン処理により実行する。例えば、パイプラインのステージとして、デコードステージ、デコードトランスファステージ、プライオリティステージ、プライオリティトランスファステージ、バッファステージ、実行ステージおよびライトバックステージがある。
【0082】
デコードステージでは、命令デコード部２０による命令のデコードが実施される。デコードトランスファステージでは、命令デコード部２０によりデコードされた命令がＲＳＥ２６、ＲＳＦ２８等に出力される。プライオリティステージでは、例えば、ＲＳＥ２６により、演算器４２に出力する命令が決定される。
【0083】
プライオリティトランスファステージでは、例えば、ＲＳＥ２６から演算器４２に命令が出力される。バッファステージでは、演算に使用するオペランドが更新バッファ４６、４８またはレジスタ５０、５２等から読み出される。実行ステージでは、演算器４２または演算器４４により演算が実行される。ライトバックステージでは、演算器４２または演算器４４による演算の結果が更新バッファ４６または更新バッファ４８に格納される。
【0084】
図６は、図５のＲＳＢＲ３０の一例を示す。ＲＳＢＲ３０は、ＦＩＦＯタイプの分岐命令完了キュー３０１、分岐制御部３０２、リペアポインタ３０３およびリペアエンドポインタ３０４を有する。分岐命令完了キュー３０１は、バリッドフラグＶＬＤ、分岐予測機構１２が予測した分岐の予測結果（成立／不成立）、予測アドレス、予測結果フラグ、プログラムカウンタＰＣおよび条件分岐命令フラグを各々保持する複数のエントリを有する。分岐命令完了キュー３０１は、出力ポインタＯＵＴＰと入力ポインタＩＮＰを使用して分岐制御部３０２により管理される。
【0085】
分岐命令完了キュー３０１には、デコードされてから処理が完了するまでの分岐命令の情報がプログラムの記述順に、入力ポインタＩＮＰから出力ポインタＯＵＴＰまでの範囲のエントリに保持される。有効なエントリのバリッドフラグＶＬＤはセットされる。処理が完了した分岐命令の情報は、出力ポインタＯＵＴＰで示されるエントリのみから取り出される。すなわち、ＲＳＢＲ３０の分岐命令の完了処理はインオーダで行われる。出力ポインタＯＵＴＰで示されるエントリに保持される分岐命令は、処理が完了していない先頭の分岐命令である。以下では、出力ポインタＯＵＴＰで示されるエントリは、ＴＯＱとも称される。
【0086】
予測結果の領域には、分岐予測機構１２が分岐の成立を予測した場合（プログラムカウンタＰＣで示されるアドレスが飛び先に変更される場合）、成立を示す情報が保持される。予測結果の領域には、分岐予測機構１２が分岐の不成立を予測した場合（プログラムカウンタＰＣで示されるアドレスがインクリメントされる場合）、不成立を示す情報が保持される。
【0087】
予測アドレスの領域には、分岐予測機構１２が予測した飛び先のアドレスが保持される。予測結果フラグの領域には、分岐予測機構１２の予測結果が正しかったか誤っていたかを示す情報が保持される。プログラムカウンタＰＣの領域には、条件分岐命令の格納先のアドレスがプログラムカウンタＰＣとして保持される。条件分岐命令フラグの領域には、条件分岐命令を保持する場合に、例えば"１"がセットされる。
【0088】
分岐制御部３０２は、完了報告を、分岐命令完了キュー３０１に保持されたプログラムカウンタＰＣおよび条件分岐命令フラグとともに分岐予測機構１２に出力する。分岐予測機構１２は、ＲＳＢＲ３０からの完了報告、プログラムカウンタＰＣおよび条件分岐命令フラグに基づいてＬＰＴ１２５を更新する。
【0089】
この実施形態では、分岐制御部３０２は、分岐命令の完了処理をインオーダで行うが、分岐予測ミスに伴う命令再フェッチ要求をアウトオブオーダで実施可能である。すなわち、分岐制御部３０２は、命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令を保持するエントリがＴＯＱになるのを待つことなく、命令再フェッチ要求を出力することができる。これにより、演算処理装置１０２の処理性能を向上することができる。
【0090】
分岐制御部３０２は、分岐予測機構１２による予測結果と条件分岐命令の実行結果との比較を分岐命令完了キュー３０１のエントリ毎に行い、予測が正しかったか否かの判定を行う。例えば、分岐制御部３０２は、演算器から受け取るＡＲＭ命令セットの条件コードフラグＮＺＣＶを確定する命令の演算結果または間接分岐命令のターゲットアドレスに基づいて条件分岐命令の実行結果を判定し、ターゲットアドレスを確定させる。
【0091】
分岐制御部３０２は、例えば、分岐予測機構１２の予測が誤りであった場合に予測結果フラグに"１"を設定し、分岐予測機構１２の予測が正しかった場合に予測結果フラグに"０"を設定する。
【0092】
分岐制御部３０２は、分岐予測機構１２による条件分岐命令の分岐予測が外れたことを検出した場合、正しいアドレスに対応する命令再フェッチ要求を命令フェッチアドレス生成部１０と分岐予測機構１２とに出力する。分岐予測機構１２は、命令再フェッチ要求に基づいてＬＰＴ１２５を更新する。
【0093】
分岐制御部３０２は、命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令を保持しているエントリよりも入力ポインタＩＮＰ側のエントリのバリッドフラグＶＬＤをクリアし、さらに新規のエントリの生成を抑止する。分岐制御部３０２は、分岐予測が外れた条件分岐命令により誤ったパスを実施したパイプラインをクリアさせる指示を、クリア対象のパイプラインに出力する。
【0094】
分岐制御部３０２は、ＴＯＱ以外に保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求の出力に基づいて、再命令フェッチ要求の対象の条件分岐命令を保持するエントリの番号をリペアエンドポインタ３０４として記憶し、リペアトリガをセットする。リペアポインタ３０３は、ＴＯＱの識別番号から再命令フェッチ要求の対象の条件分岐命令を保持するエントリの識別番号まで順次更新される。
【0095】
リペアトリガは、命令フェッチアドレス生成部１０に通知される。セット状態のリペアトリガは、ＬＰＴ１２５がリペア処理中であることを示す。命令フェッチアドレス生成部１０は、リペアトリガがセットされている間、命令再フェッチ要求に基づく命令再フェッチを抑止する。これにより、分岐予測ミスが発生した条件分岐命令の再フェッチがリペア処理の完了前に開始されて、ＬＰＴ１２５のエントリが更新されることを抑止することができ、ＬＰＴ１２５の誤動作を抑止することができる。
【0096】
分岐制御部３０２は、ＴＯＱからリペアエンドポインタで示されるエントリまでリペアポインタ３０３を順次更新する。分岐制御部３０２は、リペアポインタ３０３がリペアエンドポインタ３０４と一致するまで、分岐命令完了キュー３０１のリペアポインタ３０３で示されるエントリに保持されている条件分岐命令フラグとプログラムカウンタＰＣとを順次読み出す。
【0097】
分岐制御部３０２は、条件分岐命令フラグとプログラムカウンタＰＣとを読み出す毎に、分岐予測機構１２のＬＰＴ部１２３にリペア要求として出力する。ＬＰＴ部１２３は、リペア要求に含まれるプログラムカウンタＰＣの条件分岐命令を保持するエントリがある場合、そのエントリの現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴをデクリメントし、または現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴをループ回数ＬＰ－ＮＵＭに設定する。
【0098】
現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴおよびループ回数ＬＰ－ＮＵＭは、図１の残りの成立回数の予測値および連続する成立回数の予測値にそれぞれ対応する。現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴおよびループ回数ＬＰ－ＮＵＭについては、図７で説明される。
【0099】
これにより、命令再フェッチ要求がＴＯＱ以外のエントリから出力される場合にも、ＴＯＱからリペアエンドポインタ３０４までのエントリに保持された条件分岐命令に対応する現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを本来の値に修正することができる。ここで、本来の値とは、命令再フェッチ要求がＴＯＱから出力される場合に更新される値である。
【0100】
なお、ＴＯＱに保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求が出力される場合、以下で説明するリペア処理は実施されないため、リペアトリガはリセット状態に保持される。命令フェッチアドレス生成部１０は、リペアトリガがリセット状態の場合、命令再フェッチ要求に基づいて命令を再フェッチするアドレスを出力する。
【0101】
なお、分岐制御部３０２は、分岐命令完了キュー３０１のエントリに保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求を出力することを判定したとき、ＴＯＱにさらに近いエントリに命令再フェッチ要求を出力するエントリがあるか否かを探索する。分岐制御部３０２は、命令再フェッチ要求を出力する複数のエントリがある場合、ＴＯＱに最も近いエントリから命令再フェッチ要求を出力することを決定する。
【0102】
図７は、図５の分岐予測機構１２の一例を示す。分岐予測機構１２は、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２およびＬＰＴ部１２３を含む分岐予測部１２１と、分岐命令情報保持部１２６と、分岐判定部１２７とを有する。ＬＰＴ部１２３は、ＬＰＴ制御部１２４およびＬＰＴ１２５を有する。ＬＰＴ１２５は、予測保持部の一例である。
【0103】
ＬＰＴ部１２３は、特定のプログラムカウンタＰＣの条件分岐命令の連続の成立回数または不成立回数のパターンを予測するための機構である。例えば、ＬＰＴ部１２３は、成立の分岐で回るループであれば、そのループに含まれる成立回数を記憶し、成立でループを回るか、不成立でループから抜けるかを予測する。ＬＰＴ部１２３は、不成立の分岐で回るループであれば、そのループに含まれる不成立回数を記憶し、不成立でループを回るか、成立でループから抜けるかを予測する。以下では、特に断らない限り、連続する成立のパターンを予測する例が説明される。しかしながら、ＬＰＴ部６４は、連続する不成立のパターンの予測にも適用可能である。
【0104】
ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０から受ける分岐命令の完了報告、リペア要求および命令再フェッチ要求と、命令フェッチアドレス生成部１０から受ける命令フェッチアドレスとに基づいて、ＬＰＴ１２５の内容を更新する。
【0105】
ＬＰＴ制御部１２４は、更新したＬＰＴ１２５の内容に基づいて、命令フェッチアドレスで示される条件分岐命令の分岐予測を行い、条件分岐命令の予測結果（ヒット、成立／不成立）を分岐判定部１２７に出力する。ヒットは、分岐予測が有効な場合にセットされ、分岐予測が無効な場合にリセットされる。
【0106】
ＬＰＴ制御部１２４は、条件分岐命令の分岐が成立する場合（プログラムカウンタＰＣが飛び先に変更される場合）、ヒットとともに成立を示す情報を出力する。ＬＰＴ制御部１２４は、条件分岐命令の分岐が成立しない場合（プログラムカウンタＰＣが"１"インクリメントされる場合）、ヒットとともに不成立を示す情報を出力する。
【0107】
ＬＰＴ１２５は、各々が１つの条件分岐命令に対応する複数のエントリを有する。複数のエントリには、プログラムカウンタＰＣの下位ビットがインデックスとして割り当てられ、各エントリは、プログラムカウンタＰＣの下位ビットにより識別される。図７では、簡単化のため、４つのエントリのみが示されるが、下位ビットのビット数に応じた数のエントリが設けられる。
【0108】
ＬＰＴ１２５の各エントリは、バリッドフラグＶＬＤ、タグＴＡＧ、コンフィデンスＣＯＮＦ、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴ、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭおよび現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを保持する領域を有する。完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴは、条件分岐命令の現在の成立回数の一例である。ループ回数ＬＰ－ＮＵＭは、条件分岐命令の連続する成立回数の予測値の一例である。現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴは、条件分岐命令の残りの成立回数の予測値の一例である。
【0109】
バリッドフラグＶＬＤは、エントリが有効である場合にセットされ、エントリが無効である場合にリセットされる。以下では、バリッドフラグＶＬＤがセットされたエントリは、有効なエントリとも称され、バリッドフラグＶＬＤがリセットされたエントリは、無効なエントリとも称される。タグＴＡＧは、条件分岐命令のプログラムカウンタＰＣの上位ビットを示す。そして、タグＴＡＧとＬＰＴ１２５のインデックスとにより、各条件分岐命令が識別される。
【0110】
コンフィデンスＣＯＮＦは、分岐予測の確度の指標を示す数値である。コンフィデンスＣＯＮＦが所定の確度（しきい値）以上のエントリは、分岐予測に使用される。コンフィデンスＣＯＮＦが所定の確度未満のエントリおよび無効なエントリは、分岐予測に使用されない。コンフィデンスＣＯＮＦの更新については、後述する。
【0111】
完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴは、条件分岐命令が連続して成立される場合に、条件分岐命令の成立の完了報告毎にインクリメントされる。なお、連続する不成立回数を予測する場合、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴは、条件分岐命令が連続して不成立される場合に、条件分岐命令の不成立の完了報告毎にインクリメントされる。図示を省略するが、ＬＰＴ１２５の各エントリは、例えば、連続する成立回数をカウントする場合にセットされ、連続する不成立回数をカウントする場合にリセットされる用途フラグを有する。そして、ＬＰＴ部１２３は、用途フラグがセットされたエントリを使用して連続する成立回数を予測し、用途フラグがリセットされたエントリを使用して連続する不成立回数を予測する。
【0112】
ループ回数ＬＰ－ＮＵＭは、連続する成立回数を予測値を示し、条件分岐命令の完了報告に基づいて更新される。例えば、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが"５"の場合、ＬＰＴ制御部１２４は、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが"１"から"４"の場合、次の条件分岐命令が成立すると予測する。ＬＰＴ制御部１２４は、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが"５"の場合、次の条件分岐命令が不成立すると予測する。
【0113】
なお、連続する不成立回数を予測する場合、有効なエントリのループ回数ＬＰ－ＮＵＭは、連続する不成立回数を予測値を示す。例えば、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが"５"の場合、ＬＰＴ制御部１２４は、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが"１"から"４"の場合、次の条件分岐命令が不成立すると予測する。ＬＰＴ制御部１２４は、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが"５"の場合、次の条件分岐命令が成立すると予測する。
【0114】
現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴは、条件分岐命令のフェッチ時、命令再フェッチ要求の発生時、またはリペア要求の発生時に更新される。現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴの更新処理の例は、図８で説明される。現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴは、残りの成立回数の予測値を示す。なお、連続する不成立回数を予測する場合、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴは、残りの不成立回数の予測値を示す。
【0115】
ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０から分岐命令の完了報告を、条件分岐命令を識別するプログラムカウンタＰＣとともに受けた場合、プログラムカウンタＰＣと一致するエントリを探索する。例えば、ＬＰＴ部１２３は、プログラムカウンタＰＣの下位ビットをインデックスとして、プログラムカウンタＰＣの上位ビットを各エントリのタグＴＡＧと比較する。
【0116】
ＬＰＴ制御部１２４は、プログラムカウンタＰＣと一致するエントリを検出した場合、エントリの更新処理を実施する。ＬＰＴ制御部１２４は、プログラムカウンタＰＣが一致するエントリがない場合、対応する条件分岐命令のエントリが存在しないと判断し、エントリを作成する。ＬＰＴ制御部１２４は、インバリッド状態のエントリがある場合、または、置換可能なエントリがある場合、完了報告に含まれるプログラムカウンタＰＣに基づいてエントリを作成する。なお、ＬＰＴ制御部１２４は、コンフィデンスＣＯＮＦの値がしきい値より低いエントリに、完了報告を受けた条件分岐命令の情報を上書きすることでエントリを作成しもよい。
【0117】
ＬＰＴ制御部１２４は、エントリを作成した場合、作成対象の条件分岐命令のプログラムカウンタＰＣの上位ビットを作成したエントリのタグＴＡＧに上書きし、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを"１"に設定する。
【0118】
ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０から成立の完了報告を受けた条件分岐命令のエントリがある場合、そのエントリの完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを"１"インクリメントする。ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０から不成立の完了報告を受けた条件分岐命令のエントリがある場合、そのエントリの完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴをループ回数ＬＰ－ＮＵＭにコピーし、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを"０"にクリアする。これにより、ＬＰＴ部１２３は、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを使用して、連続する成立回数を予測可能になる。
【0119】
ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０からの不成立の完了報告に基づいて、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴとループ回数ＬＰ－ＮＵＭとを比較する。ＬＰＴ制御部１２４は、カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴがループ回数ＬＰ－ＮＵＭと同じ場合、同じパターンのループが繰り返し発生したと判定し、コンフィデンスＣＯＮＦを"１"インクリメントする。そして、ＬＰＴ部１２３は、コンフィデンスＣＯＮＦが所定のしきい値以上（例えば"２"）になったエントリを、置換対象から外して条件分岐命令の分岐予測に使用する。
【0120】
なお、連続する不成立回数を予測する場合、ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０から不成立の完了報告を受けた条件分岐命令のエントリがある場合、そのエントリの完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを"１"インクリメントする。ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０から成立の完了報告を受けた条件分岐命令のエントリがある場合、そのエントリの完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴをループ回数ＬＰ－ＮＵＭにコピーし、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを"０"にクリアする。
【0121】
これにより、ＬＰＴ部１２３は、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを使用して、連続する不成立回数を予測可能になる。また、ＬＰＴ制御部１２４は、ＲＳＢＲ３０からの成立の完了報告時に、カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴがループ回数ＬＰ－ＮＵＭと同じ場合、同じパターンのループが繰り返し発生したと判定し、コンフィデンスＣＯＮＦを"１"インクリメントする。
【0122】
例えば、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２は、２ビットの飽和カウンタをインデックス毎に有する。ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２は、条件分岐命令の成立を示す完了報告を受けた場合、飽和カウンタを"１"インクリメントし、条件分岐命令の不成立を示す完了報告を受けた場合、飽和カウンタを"１"デクリメントする。ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２は、命令フェッチアドレス生成部１０から受ける命令フェッチアドレスの下位ビットをインデックスとして、予測に使用する飽和カウンタを選択する。
【0123】
そして、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２は、選択した飽和カウンタの上位ビットが"１"の場合、成立を予測し、選択した飽和カウンタの上位ビットが"０"の場合、不成立を予測する。ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２は、予測結果（成立／不成立）を分岐判定部１２７に出力する。なお、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２の代わりに、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２よりも予測精度の高いｐｉｅｃｅｗｉｓｅ予測器またはＴＡＧＥ（TAgged GEometric history length predictor）予測器等が設けられてもよい。
【0124】
分岐命令情報保持部１２６は、ターゲットアドレス、分岐命令フラグおよびタグＴＡＧを各々保持する複数のエントリを有し、過去に完了した分岐命令の情報を保持する。分岐命令情報保持部１２６は、ＲＳＢＲ３０から分岐命令の完了報告に基づいて更新され、命令フェッチアドレス生成部１０からの命令フェッチアドレスに基づいて探索される。
【0125】
ターゲットアドレスは、分岐命令の分岐先の命令フェッチアドレスを示す。分岐命令フラグは、条件分岐命令であるか無条件分岐命令であるかを示す。タグＴＡＧは、分岐命令のプログラムカウンタＰＣの上位ビットを示す。
【0126】
分岐命令情報保持部１２６は、条件分岐命令の成立を示す完了報告に含まれるプログラムカウンタＰＣに対応するエントリが存在しない場合、完了報告を受けた分岐命令をエントリのいずれかに登録する。また、分岐命令情報保持部１２６は、エントリに保持されたターゲットアドレスが間違っている場合、または分岐命令フラグが間違っている場合、正しい情報をエントリに上書きする。
【0127】
分岐命令情報保持部１２６は、命令フェッチアドレス生成部１０からの命令フェッチアドレスに基づいて、エントリを探索する。分岐命令情報保持部１２６は、命令フェッチアドレスの下位ビットをインデックスとして、命令フェッチアドレスの上位ビットをタグＴＡＧとして保持しているエントリがある場合、ヒットを判定する。そして、分岐命令情報保持部１２６は、ヒット／ミスの情報ｈｉｔと分岐命令フラグとを分岐判定部１２７に出力し、命令フェッチアドレス生成部１０にターゲットアドレスを出力する。
【0128】
分岐判定部１２７は、ＬＰＴ部１２３からの予測結果と、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２からの予測結果と、分岐命令情報保持部１２６からの情報とに基づいて、分岐予測機構１２として最終的に判定した分岐予測結果を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。分岐命令情報保持部１２６からの情報は、ｈｉｔ、分岐命令フラグを含む。例えば、分岐判定部１２７は、分岐命令情報保持部１２６から情報ｈｉｔと非条件分岐命令を示す分岐命令フラグを受けた場合、条件分岐命令の分岐の成立を示す分岐予測結果を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。
【0129】
分岐判定部１２７は、分岐命令情報保持部１２６から情報ｈｉｔと条件分岐命令を示す分岐命令フラグを受けた場合、まず、ＬＰＴ部１２３からの予測結果を参照する。そして、分岐判定部１２７は、ＬＰＴ部１２３からの予測結果がヒット、成立を示す場合、条件分岐命令の成立を示す分岐予測結果を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。分岐判定部１２７は、ＬＰＴ部１２３からの予測結果がヒット、不成立を示す場合、条件分岐命令の不成立を示す分岐予測結果を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。
【0130】
分岐判定部１２７は、分岐命令情報保持部１２６から情報ｈｉｔと条件分岐命令を示す分岐命令フラグを受け、ＬＰＴ部１２３からの予測結果がヒットでない場合（ミス）、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２からの予測結果を採用する。そして、分岐判定部１２７は、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２からの条件分岐命令の成立または不成立を示す分岐予測結果を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。
【0131】
分岐判定部１２７は、分岐命令情報保持部１２６から情報ｈｉｔを受けない場合（ミス）、分岐命令または条件分岐命令の不成立を判定し、不成立を示す情報を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。分岐判定部１２７は、分岐命令情報保持部１２６から情報ｈｉｔと無条件分岐命令を示す分岐命令フラグを受けた場合、成立を示す分岐予測結果を命令フェッチアドレス生成部１０に出力する。
【0132】
命令フェッチアドレス生成部１０は、分岐判定部１２７から成立を示す分岐予測結果を受けた場合、分岐命令情報保持部１２６から受けるターゲットアドレスを次の命令フェッチアドレスとする。命令フェッチアドレス生成部１０は、分岐判定部１２７から不成立を示す分岐予測結果を受けた場合、現在のプログラムカウンタＰＣを更新することで生成されるアドレスを次の命令フェッチアドレスとする。プログラムカウンタＰＣの更新量は、１回にフェッチする命令数に依存する。例えば、命令フェッチアドレス生成部１０は、１回に４つの命令をフェッチする場合、プログラムカウンタＰＣを"４"進める。
【0133】
図８は、図７のＬＰＴ１２５の現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴの更新動作の一例を示す。上述したように、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴは、条件分岐命令のフェッチ時、命令再フェッチ要求の発生時、またはリペア要求の発生時に更新される。
【0134】
（Ａ１）において、ＬＰＴ部１２３は、命令フェッチされた条件分岐命令がＬＰＴ１２５のエントリのいずれかにヒットした場合で、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴが"０"でない場合、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを"１"デクリメントする。例えば、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが５回の場合、ＬＰＴ部１２３は、条件分岐命令の成立の予測が１回目から４回目のいずれかの場合、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭをデクリメントする。これにより、ＬＰＴ１２５による分岐予測を継続することができる。
【0135】
（Ａ２）において、ＬＰＴ部１２３は、リペア要求に含まれるプログラムカウンタＰＣに対応する条件分岐命令がＬＰＴ１２５のエントリのいずれかにヒットした場合で、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴが"０"でない場合、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを"１"デクリメントする。リペア要求がＬＰＴ１２５のエントリにヒットした場合、ＴＯＱから命令再フェッチ要求を出力したエントリまでの間に、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴのデクリメントが必要な条件分岐命令が存在していることを示す。このため、（Ａ２）の判定に基づいて現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴをデクリメントすることで、条件分岐命令の再フェッチ後に、残りの成立回数の予測値の予測精度が低下することを抑制することができる。
【0136】
（Ｂ１）において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０のＴＯＱから命令再フェッチ要求の対象の条件分岐命令がＬＰＴ１２５のエントリのいずれにもヒットしない場合、対象の条件分岐命令の命令ループ内に存在する条件分岐命令の現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを以下のように更新する。ＬＰＴ部１２３は、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭから完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを減じた値を現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。
【0137】
（Ｂ２）において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０のＴＯＱ以外から命令再フェッチ要求があった場合、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭから完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを減じた値を現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。これにより、ＴＯＱ以外のエントリから命令再フェッチ要求がアウトオブオーダで出力された場合にも、ＴＯＱから命令再フェッチ要求が出力されたときと同様に、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを更新することができる。
【0138】
（Ｃ１）において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０からの成立を示す命令再フェッチ要求がＬＰＴ１２５のエントリのいずれかにヒットした場合、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭから完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを減じた値を現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。さらに、ＬＰＴ部１２３は、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴから"１"を減じる。
【0139】
例えば、（Ｃ１）の判定において、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが５回で、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが０回のとき、ＬＰＴ部１２３は、命令ループから抜ける不成立を予測する。しかしながら、実際には成立であり、予測が外れた場合、ＬＰＴ部１２３は、５回繰り返す条件分岐命令の命令ループの初回が成立したと判断する。この場合、残りの成立回数の予測値は４回になるため、"ループ回数ＬＰ－ＮＵＭ"－"完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴ"－"１"である"４"を現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。これにより、ＬＰＴ部１２３は、ＬＰＴ１２５を使用して成立の残り回数を予測する通常の動作と同様に、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを条件分岐命令の成立が１回発生した後の予測値にすることができる。
【0140】
また、（Ｃ１）の判定において、ＬＰＴ１２５においてコンフィデンスＣＯＮＦがしきい値より低いエントリに保持されている条件分岐命令は、ＬＰＴ部１２３ではなく、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２により分岐予測が実施される。この状態で、ＬＰＴ１２５に保持された情報では条件分岐命令の成立が予測され、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２が不成立を予測し、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２の予測が外れたとする。このとき、ＲＳＢＲ３０は、成立時のプログラムカウンタＰＣによる命令再フェッチ要求（成立）を出力する。
【0141】
例えば、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが５回で、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが３回のとき、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴにかかわらず、完了ベースでの残り分岐回数（成立）は２回である。この状態で（Ｃ１）の命令再フェッチ要求（成立）が出力された場合、ＬＰＴ部１２３は、"ループ回数ＬＰ－ＮＵＭ"－"完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴ"－"１"である"１"を現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。これにより、ＬＰＴ部１２３は、ＬＰＴ１２５を使用して成立の残り回数を予測する通常の動作と同様に、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを条件分岐命令の成立が３回続いた後の予測値にすることができる。
【0142】
（Ｄ１）において、ＬＰＴ部１２３は、命令フェッチされた条件分岐命令がＬＰＴ１２５のエントリのいずれかにヒットした場合で、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴが"０"の場合、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。例えば、（Ｄ１）の判定において、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが５回で、条件分岐命令の成立の予測が５回連続でヒットし、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴが"０"になった場合、ＬＰＴ部１２３は、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを５回に戻す。これにより、ＬＰＴ１２５による分岐予測を継続することができる。
【0143】
（Ｄ２）において、ＬＰＴ部１２３は、リペア要求に含まれるプログラムカウンタＰＣに対応する条件分岐命令がＬＰＴ１２５のエントリのいずれかにヒットした場合で、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴが"０"の場合、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。（Ｄ２）の判定において、上記の（Ａ２）と同様に、リペア要求がＬＰＴ１２５のエントリにヒットした場合、ＴＯＱから命令再フェッチ要求を出力したエントリまでの間に、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴのデクリメントが必要な条件分岐命令が存在していることを示す。このため、（Ｄ２）の判定に基づいてループ回数ＬＰ－ＮＵＭを現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定することで、条件分岐命令の再フェッチ後に、残りの成立回数の予測値の予測精度が低下することを抑制することができる。
【0144】
（Ｄ３）において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０からの不成立を示す命令再フェッチ要求がＬＰＴ１２５のエントリのいずれかにヒットした場合、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。
【0145】
例えば、（Ｄ３）の判定において、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが５回で、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが３回のとき、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴにかかわらず、完了ベースでの残り分岐回数（成立）は２回である。この状態で条件分岐命令の成立が予測されるときに分岐予測が外れた場合（実際は不成立）、ＬＰＴ部１２３は、命令ループが新たに開始されると判断し、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを５回に戻す。これにより、ＬＰＴ１２５による分岐予測を再開することができる。
【0146】
また、（Ｄ３）の判定において、ＬＰＴ部１２３が、コンフィデンスＣＯＮＦが低いエントリに成立／不成立の情報を収集しているときに、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２が成立を予測しているとする。そして、ｂｉｍｏｄａｌ予測器１２２の予測が外れ、命令再フェッチ要求を出力されたとする。例えば、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭが５回で、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴが０回のとき、現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴにかかわらず、完了ベースでの残り分岐回数（成立）は５回である。このため、ＬＰＴ部１２３は、命令ループが新たに開始されると判断し、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭを５回に戻す。これは、ＬＰＴ１２５のエントリを使用した（Ｄ１）での分岐予測の動作と同じである。
【0147】
図９および図１０は、図７のＲＳＢＲ３０、ＬＰＴ部１２３および命令フェッチアドレス生成部１０の動作の一例を示す。すなわち、図９および図１０は、演算処理装置１０２の演算処理方法の一例を示す。図９および図１０に示す動作は、繰り返し実施される。
【0148】
なお、ＲＳＢＲ３０、ＬＰＴ部１２３および命令フェッチアドレス生成部１０は、図１に示した分岐命令発行スケジューラ３、分岐予測部５およびアドレス生成部１に対応している。また、完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴ、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭおよび現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴは、それぞれ図１から図４に示す実施形態で説明した現在の成立回数、連続する成立回数の予測値および残りの成立回数の予測値に対応している。
【0149】
このため、図１から図４で説明した動作は、図５の演算処理装置１０２の動作にも適用可能である。例えば、図３において分岐命令発行スケジューラ３が出力する命令再フェッチ要求の説明は、ＲＳＢＲ３０の説明にも適用可能である。図４において命令ループが処理される際の分岐命令発行スケジューラの動作は、ＲＳＢＲ３０の動作にも適用可能である。
【0150】
ＲＳＢＲ３０は、分岐命令完了キュー３０１の全てのエントリにそれぞれ保持された条件分岐命令の分岐予測ミスが発生しているかを判定している。ＲＳＢＲ３０は、分岐予測ミスの発生を判定したエントリの予測結果フラグを、分岐予測ミスの発生を示す"１"にセットする。ＲＳＢＲ３０は、分岐予測ミスが判定していない場合、分岐命令の通常の完了処理を続ける。
【0151】
まず、ステップＳ１０において、ＲＳＢＲ３０は、分岐命令完了キュー３０１に分岐予測ミスしたエントリ（予測結果フラグがセット状態）があるかどうかの判定を繰り返す。ＲＳＢＲ３０は、分岐予測ミスしたエントリがある場合、ステップＳ１２を実施する。ステップＳ１２において、ＲＳＢＲ３０は、分岐予測ミスがＴＯＱで発生している場合、ステップＳ１４を実施し、分岐予測ミスがＴＯＱ以外のエントリで発生している場合、ステップＳ１８を実施する。
【0152】
ステップＳ１４において、ＲＳＢＲ３０は、ＴＯＱ以外の全てのエントリに保持された情報を無効にし、ＴＯＱに保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求を出力する。次に、ステップＳ１６において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０から出力された命令再フェッチ要求ＬＰＴ部に基づいて、図８に示したアルゴリズムにしたがってＬＰＴの現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを更新する。命令フェッチアドレス生成部１０は、ＲＳＢＲ３０から出力された命令再フェッチ要求に基づいて命令フェッチを再開する。ステップＳ１６の動作後、ステップＳ１０が実施される。
【0153】
ステップＳ１８において、ＲＳＢＲ３０は、予測結果フラグがセットされた分岐命令完了キュー３０１のエントリを探索し、ＴＯＱに最も近い分岐予測ミスが発生したエントリを確定する。ＲＳＢＲ３０は、確定したエントリによりも後ろのエントリに保持された情報を無効にし、確定したエントリに保持された条件分岐命令の命令再フェッチ要求を出力する。
【0154】
次に、ステップＳ２０において、ＲＳＢＲ３０は、命令フェッチアドレス生成部１０による条件分岐命令の再フェッチを抑止するリペアトリガをセットする。また、ＲＳＢＲ３０は、ステップＳ１８で確定したエントリの番号をリペアエンドポインタ３０４にセットし、出力ポインタＯＵＴＰの値をリペアポインタ３０３にセットする。リペアエンドポインタ３０４およびリペアポインタ３０３は、図１０に示す動作で使用される。
【0155】
次に、ステップＳ２２において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０から出力された命令再フェッチ要求ＬＰＴ部に基づいて、図８に示したアルゴリズムにしたがって、ＬＰＴの現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを更新する。この場合、図８の"ＴＯＱ以外から命令再フェッチ要求があった"に該当するため、ＬＰＴ部１２３は、ループ回数ＬＰ－ＮＵＭから完了カウント値ＣＭＰＴ－ＣＮＴを引いた値を現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴに設定する。命令フェッチアドレス生成部１０は、命令再フェッチ要求を受けるが、リペアトリガをセットされているため命令フェッチを再開せず、リペアトリガがリセットされるのを待つ。
【0156】
次に、図１０のステップＳ２４において、ＲＳＢＲ３０は、リペアポインタで示されるエントリに保持された条件分岐命令フラグとプログラムカウンタＰＣをＬＰＴ部１２３に出力し、リペアポインタ３０３をインクリメントする。
【0157】
次に、ステップＳ２６において、ＬＰＴ部１２３は、ＲＳＢＲ３０から出力された命令再フェッチ要求ＬＰＴ部に基づいて、図８に示したアルゴリズムにしたがってＬＰＴの現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを更新する。
【0158】
次に、ステップＳ２８において、ＲＳＢＲ３０は、リペアポインタ３０３がリペアエンドポインタ３０４を超えた場合、リペア対象のエントリに対応する現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴの更新が完了したと判断し、ステップＳ３０を実施する。一方、ＲＳＢＲ３０は、リペアポインタ３０３がリペアエンドポインタ３０４を超えていない場合、リペア対象のエントリに対応する現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴの更新を継続するため、動作をステップＳ２４に戻す。
【0159】
ステップＳ３０において、ＲＳＢＲ３０は、リペア対象のエントリに対応する現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴの更新処理が完了したため、リペアトリガをリセットする。次に、ステップＳ３２において、命令フェッチアドレス生成部１０は、リペアトリガのリセットに基づいて、命令再フェッチ要求に対応する命令フェッチを再開する。この後、動作は、図９のステップＳ１０に戻る。
【0160】
以上、この実施形態においても上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。例えば、命令再フェッチ要求がＴＯＱ以外のエントリからアウトオブオーダで出力される場合にも、未完了の条件分岐命令の残りの成立回数の予測値である現在カウント値ＣＵＲＲ－ＣＮＴを適切な値に更新することができる。したがって、命令ループ内にある条件分岐命令の残りの成立回数の予測値の予測精度が低下することを抑制することができる。この結果、パイプラインの処理効率を向上することができ、演算処理装置１０２の処理性能を向上することがきる。
【0161】
さらに、この実施形態では、リペアトリガのセット中に命令再フェッチを抑止することで、命令の再フェッチがリペア処理の完了前に開始されてＬＰＴ１２５のエントリが更新されることを抑止することができ、ＬＰＴ１２５の誤動作を抑止することができる。
【0162】
【0163】
例えば、図１１に示す情報処理システムは、サーバ２００である。サーバ２００は、複数の演算処理装置１００、複数のメインメモリ２１０およびインターコネクト制御部２２０を有する。例えば、演算処理装置１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）等のプロセッサであり、インターコネクト制御部２２０に接続される。各メインメモリ２１０は、対応する演算処理装置１００に接続される。インターコネクト制御部２２０は、ハードディスク装置または通信装置等の外部装置に接続され、外部装置に対して入出力制御を実施する。
【0164】
以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置であって、
各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、
前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、
前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理装置。
（付記２）
前記分岐命令発行スケジューラは、分岐予測ミスを判定した複数の条件分岐命令が前記分岐命令完了キューに存在する場合、前記分岐命令完了キューの先頭に最も近くの分岐予測ミスを判定した条件分岐命令の前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐予測ミスを判定した条件分岐命令より前記分岐命令完了キューの後ろに保持された分岐命令を無効にする
付記１に記載の演算処理装置。
（付記３）
前記分岐命令発行スケジューラは、前記リペア要求を前記分岐予測部に出力後、前記リペア要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値が更新される間、前記アドレス生成部による前記フェッチアドレスの生成を抑止させる
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記４）
前記予測保持部は、さらに、各条件分岐命令の連続する不成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の不成立回数と、各条件分岐命令の残りの不成立回数の予測値とを保持することで、各条件分岐命令の連続する不成立回数を予測可能であり、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの前記先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの不成立回数の予測値を前記連続する不成立回数の予測値と前記現在の不成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの不成立回数の予測値から減じる
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記５）
前記分岐予測部は、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、前記残りの成立回数の予測値を減じ、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"の場合、前記連続する成立回数の予測値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記６）
前記分岐予測部は、前記アドレス生成部が生成したフェッチアドレスにより命令がフェッチされたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、前記残りの成立回数の予測値をデクリメントし、前記アドレス生成部が生成したフェッチアドレスにより命令がフェッチされたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"の場合、前記連続する成立回数の予測値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記７）
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭に保持された条件分岐命令に対応して出力された前記命令再フェッチ要求に対応する条件分岐命令の予測情報を保持していない場合、前記連続する成立回数の予測値から前記分岐の成立回数を減じた値を残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記８）
前記分岐予測部は、分岐の不成立の分岐予測ミスによる命令再フェッチ要求が前記分岐命令完了キューの先頭に保持された条件分岐命令に対して出力され、出力された条件分岐命令の予測情報を前記予測保持部が保持している場合、前記連続する成立回数の予測値から前記現在の成立回数を減じた値からさらに"１"を減じた値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記９）
分岐予測部とアドレス生成部と分岐命令発行スケジューラとを有し、命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置の演算処理方法であって、
前記分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測し、
前記アドレス生成部は、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成し、
前記分岐命令発行スケジューラは、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理方法。
（付記１）
命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置であって、
各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測する分岐予測部と、
前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成するアドレス生成部と、
前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力する分岐命令発行スケジューラと、を有し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理装置。
（付記２）
前記分岐命令発行スケジューラは、分岐予測ミスを判定した複数の条件分岐命令が前記分岐命令完了キューに存在する場合、前記分岐命令完了キューの先頭に最も近くの分岐予測ミスを判定した条件分岐命令の前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐予測ミスを判定した条件分岐命令より前記分岐命令完了キューの後ろに保持された分岐命令を無効にする
付記１に記載の演算処理装置。
（付記３）
前記分岐命令発行スケジューラは、前記リペア要求を前記分岐予測部に出力後、前記リペア要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値が更新される間、前記アドレス生成部による前記フェッチアドレスの生成を抑止させる
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記４）
前記予測保持部は、さらに、各条件分岐命令の連続する不成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の不成立回数と、各条件分岐命令の残りの不成立回数の予測値とを保持することで、各条件分岐命令の連続する不成立回数を予測可能であり、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの前記先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの不成立回数の予測値を前記連続する不成立回数の予測値と前記現在の不成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの不成立回数の予測値から減じる
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記５）
前記分岐予測部は、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、前記残りの成立回数の予測値を減じ、前記リペア要求を受けたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"の場合、前記連続する成立回数の予測値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記６）
前記分岐予測部は、前記アドレス生成部が生成したフェッチアドレスにより命令がフェッチされたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"でない場合、前記残りの成立回数の予測値をデクリメントし、前記アドレス生成部が生成したフェッチアドレスにより命令がフェッチされたときに前記残りの成立回数の予測値が"０"の場合、前記連続する成立回数の予測値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記７）
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭に保持された条件分岐命令に対応して出力された前記命令再フェッチ要求に対応する条件分岐命令の予測情報を保持していない場合、前記連続する成立回数の予測値から前記分岐の成立回数を減じた値を残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記８）
前記分岐予測部は、分岐の不成立の分岐予測ミスによる命令再フェッチ要求が前記分岐命令完了キューの先頭に保持された条件分岐命令に対して出力され、出力された条件分岐命令の予測情報を前記予測保持部が保持している場合、前記連続する成立回数の予測値から前記現在の成立回数を減じた値からさらに"１"を減じた値を前記残りの成立回数の予測値に設定する
付記１または付記２に記載の演算処理装置。
（付記９）
分岐予測部とアドレス生成部と分岐命令発行スケジューラとを有し、命令をパイプライン処理により実行する演算処理装置の演算処理方法であって、
前記分岐予測部は、各条件分岐命令の連続する成立回数の予測値と、各条件分岐命令の現在の成立回数と、各条件分岐命令の残りの成立回数の予測値とを含む予測情報を保持する予測保持部を有し、前記予測値に基づいて各条件分岐命令の連続する成立回数を予測し、
前記アドレス生成部は、前記分岐予測部による予測結果または命令再フェッチ要求に含まれるアドレスに基づいて次の命令のフェッチアドレスを生成し、
前記分岐命令発行スケジューラは、前記フェッチアドレスに基づいてフェッチされた分岐命令を順次保持する分岐命令完了キューを有し、前記分岐命令完了キューに保持された分岐命令をインオーダで完了させ、条件分岐命令の実行結果に基づいて前記分岐予測部による分岐予測ミスを判定した場合に前記命令再フェッチ要求を出力し、前記分岐命令完了キューの先頭以外に保持された条件分岐命令の分岐予測ミスを判定した場合、前記分岐命令完了キューにおいて分岐予測ミスを判定した位置から前記先頭までの間に保持された条件分岐命令に対応してリペア要求を前記分岐予測部に出力し、
前記分岐予測部は、前記分岐命令完了キューの先頭以外からの前記命令再フェッチ要求に基づいて前記残りの成立回数の予測値を前記連続する成立回数の予測値と前記現在の成立回数との差に設定し、さらに、前記リペア要求に対応する条件分岐命令の数を前記残りの成立回数の予測値から減じる
演算処理方法。
【0165】
以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。
【符号の説明】
【0166】
１ アドレス生成部
２ メモリ
３ 分岐命令発行スケジューラ
４ 分岐命令完了キュー
５ 分岐予測部
６ 予測保持部
１０ 命令フェッチアドレス生成部
１２ 分岐予測機構
１２１ 分岐予測部
１２２ ｂｉｍｏｄａｌ予測器
１２３ ＬＰＴ部
１２４ ＬＰＴ制御部
１２５ ＬＰＴ
１２６ 分岐命令情報保持部
１２７ 分岐判定部
１４ １次命令キャッシュ
１６ ２次キャッシュ
１８ 命令バッファ部
２０ 命令デコード部
２２ レジスタリネーミング部
３０ ＲＳＢＲ
３０１ 分岐命令完了キュー
３０２ 分岐制御部
３０３ リペアポインタ
３０４ リペアエンドポインタ
３４ コミット制御部
３６ プログラムカウンタ
３８ オペランドアドレス生成部
４０ １次データキャッシュ
４２、４４ 演算器
４６ 固定小数点更新バッファ
４８ 浮動小数点更新バッファ
５０ 固定小数点レジスタ
５２ 浮動小数点レジスタ
１００、１０２ 演算処理装置
ＣＭＰＴ－ＣＮＴ 完了カウント値
ＣＯＮＦ コンフィデンス
ＣＵＲＲ－ＣＮＴ 現在カウント値
ＬＰ－ＮＵＭ ループ回数
ＲＳ リザベーションステーション
ＴＡＧ タグ
ＶＬＤ バリッドフラグ
２ メモリ
３ 分岐命令発行スケジューラ
４ 分岐命令完了キュー
５ 分岐予測部
６ 予測保持部
１０ 命令フェッチアドレス生成部
１２ 分岐予測機構
１２１ 分岐予測部
１２２ ｂｉｍｏｄａｌ予測器
１２３ ＬＰＴ部
１２４ ＬＰＴ制御部
１２５ ＬＰＴ
１２６ 分岐命令情報保持部
１２７ 分岐判定部
１４ １次命令キャッシュ
１６ ２次キャッシュ
１８ 命令バッファ部
２０ 命令デコード部
２２ レジスタリネーミング部
３０ ＲＳＢＲ
３０１ 分岐命令完了キュー
３０２ 分岐制御部
３０３ リペアポインタ
３０４ リペアエンドポインタ
３４ コミット制御部
３６ プログラムカウンタ
３８ オペランドアドレス生成部
４０ １次データキャッシュ
４２、４４ 演算器
４６ 固定小数点更新バッファ
４８ 浮動小数点更新バッファ
５０ 固定小数点レジスタ
５２ 浮動小数点レジスタ
１００、１０２ 演算処理装置
ＣＭＰＴ－ＣＮＴ 完了カウント値
ＣＯＮＦ コンフィデンス
ＣＵＲＲ－ＣＮＴ 現在カウント値
ＬＰ－ＮＵＭ ループ回数
ＲＳ リザベーションステーション
ＴＡＧ タグ
ＶＬＤ バリッドフラグ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】