TAGE-SC 分支预测器

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功能介绍

TAGE-SC 是南湖架构条件分支的主预测器，属于精确预测器（Accurate Predictor，简称 APD）。TAGE-SC 可以看作两个功能相对独立的组件：预测部分 TAGE 和 校验部分 SC。

  • 标记几何历史长度预测器 TAGE （Tagged Geometric History Length Predictor）利用历史长度不同的多个预测表，可以挖掘极长的分支历史信息。TAGE功能是预测一个跳转指令是跳转（Taken），还是不跳转（不Taken）， 它由一个基预测表和多个历史表组成，首先通过多个历史表进行分支预测，如果没有预测结果，则再采用基础预测表的预测结果。
  • SC (Statistical Corrector) 是统计校正器。当 SC 会参考 TAGE 的预测结果和统计偏向的结果。并根据这两个结果，矫正最终的预测结果。

在昆明湖中，由于每个预测块，最多可以有2条跳转指令，因此TAGE在每次预测最多同时预测 2 条条件分支指令。在访问 TAGE 的各个历史表时，用预测块的起始地址作为 PC，同时取出两个预测结果，并基于相同的全局历史进行预测。

昆明湖Tage分支预测器

基本功能

img

TAGE预测器的核心思路是提供不同历史长度的预测结果，并选择最合适的结果进行反馈。在TAGE预测器中，一共有 1+N 个表历史记录表，N 为可配置选项。以昆明湖为例，N=4。

基于 T0 表的预测器为基础预测器。在预测时，直接通过预测块的 PC 地址在 T0 表中查找到该地址对应的 “2 bit 饱和计数器表示的跳转历史信息” ，然后根据历史信息做出预测结果。T0表的表项只有2bit，所以能记录的历史状态有限。

对于 T0 以外的表，我们用 Tn 进行表示。在查表时除了 PC 外，还需要用到全局跳转历史信息H进行查找。查找命中后，根据 “3bit饱和预测器” 进行跳转或者不跳转的预测。Tn 表的n越大，其用到的H中的位数越多。

对于每一次预测，TAGE 从所有 Tn 命中表项中选择全局跳转历史最长的表项。

  1. 如果该表项存在，且预测结果置信度高就用该项作为最终预测结果。
  2. 如果置信度低，就通过另外一个内部计数器来判断选择该项还是 T0 作为最后预测。

在实现上，为了节约空间，检索 Tn 表时，输入的跳转历史信息H需要进行压缩，该过程也称为历史折叠。

各预测表的表项包含如下元素：

  1. T0 表项通过 pc 直接索引
    1. 2 bit pred 无符号饱和计数器（给出预测方向和信心强度）
  2. Tn 表项通过 异或 pc 与 折叠全局历史 索引
    1. 1 bit valid 有效位
    2. 3 bit pred 无符号饱和计数器
    3. 8 bit tag （基于Hash校验是否命中，而非巧合）
    4. 1 bit useful 用于控制有效期

对于一个预测块，有可能所有的表都会产生预测结果，此时就需要进行选择。如上图所示，一般情况下，Tn表的编号越大，优先级越高。

流水线

TAGE 内含两个流水级，第一级计算索引，第二级通过索引读出SRAM表中的结果

  1. 第0拍，s0：第一个流水级的输入，一般是pc和折叠历史。

第一流水级运行：计算index。通过寄存器输出到s1

  1. 第1拍，s1：第二个流水级的输入，为第一级阶段计算好的index等数据。

第二流水级运行：访存SRAM，读取预测结果。通过寄存器输出到s2

  1. 第2拍，s2：实际预测结果。TAGE用了2拍进行预测，在2拍之后的第3拍预测结果就绪可用。

数据结构

  1. 在昆明湖的实现中，T0与Tn的表结构如下所示：

    1. 预测器 作用 表项构成 项数
      基准预测器T0 用于在其他预测器的预测结果都无效时输出预测结果 2 bit ctr 饱和计数器最高位决定跳转方向 2路各2048项，每路对于一条分支指令
      预测表T1-T4 对每个预测块的输入，所有Tn表都进行预测，在所有预测有效的结果中，选择历史记录最长的结果作为最后预测结果。历史记录长度由输入的H决定 1 bit valid 有效位 3 bit ctr 饱和计数器8 bit tag 校验命中1 bit us 作为usefulness计数器 4096项、奇数项对应第一条分支指令，偶数项对应第二条分支指令

对于每个表Tn，在查询时，其输入“全局分支历史数据H”的长度是不同的。假如总的预测历史长度为S，Tn、Tn+1可能用S的低x，低y位 （越低的位是越新的历史）作为查询输入。一般情况下，Tn表的n越大，其用到的历史信息越长，即 x<y 。

在进行 Tn 表的查询时，由于历史数据H进行了“压缩”，可能导致一个PC1^H1的结果与另一个PC2^H2的结果相同（类似Hash表的Hash冲突），进而导致索引到无效数据（预测PC1索引到预测PC2的数据）。所以TAGE为每个表提供了一个tag标识，昆明湖中采用了8bit tag，来减小冲突发生的概率，tag的计算方法和查询的索引方法不同，只有当tag计算相同时查询结果才有效。

在Tn表项中，除了饱和计数器ctr和tag外，还有1bit的usefulness计数器，该计数器为0时，作弱表项，表示可以当作该项可以被重新分配当作他用；不为0时，作强表项，该项不能被分配当作他用。

为了尽力避免所有表项全为1，无法分配新表项的情况发生，TAGE预期使用计数器bankTickCtrs 对所有usefulness进行清零操作。

T0，Tn表的检索方法

  • 对于T0表，在查找时用 PC[11:1] 位进行索引2048表项，因此对于T0来说，不可能存在检索不到的情况。
  • 对于表Tn，除了 PC[11:1] 外，还需要基于全局分支历史进行检索。在昆明湖中，顶层分支预测器维护了一个256bit的全局历史记录GH，可以根据子预测器需要将GH的最近n位历史信息，按目标位数x进行折叠。 即把n，以长度x为基本单元，拆分成ceil(x/n)个长为x的数，然后按位进行异或得到。通常用FH（Folded History）表示，具体流程请参考 分支折叠历史章节。TAGE预测器查找Tn的表项时，用到了index和tag，他们的计算公式如下表所示：
计算方法 公式
index = FH ^ ((pc»1)低位)
tag = FH1 ^ FH2 ^ ((pc»1)低位)

其中FH、FH1、FH2表示按一定规范折叠后的全局分支历史。对于Tn而言，其FH、FH1、FH2都有各自的对于折叠位数，不一定相同。在昆明湖实现中，T0和Tn表的配置如下：

表名称 FH长度 FH1长度 FH2长度 最近历史长度（用到GH中的位数）
T1 8比特 8比特 7比特 低8位，即把最新8位历史，折叠成FH、FH1、FH2
T2 11比特 8比特 7比特 低13位，即把最新13位历史，折叠成FH、FH1、FH2
T3 11比特 8比特 7比特 低32位，即把最新32位历史，折叠成FH、FH1、FH2
T4 11比特 8比特 7比特 低119位，即把最新119位历史，折叠成FH、FH1、FH2

注：pc»1是因为使用了RISC-C拓展，2Byte对齐，而PC本身已经省略了1B对齐，所以只用1b

替代预测器

由于 Tn 表使用饱和计数器进行预测，因此其输出结果可能存在“信心不足”的情况。例如在昆明湖中，对3比特饱和计数器，100、011时都是弱预测。为了为该状态提供更多的选择参考，TAGE 预测器还提供了一个“替代预测器”机制，他的作用是告诉 TAGE 在 Tn 表预测的结果 “信心不足” 时，是该选择 Tn 的预测结果，还是选择 T0 的预测结果。

在昆明湖的具体实现中，“替代预测器” 基于 useAltOnNaCtrs 的寄存器组实现。它由两路128个 4-bit饱和计数器 构成，每个计数器都被初始化为 0b1000。在TAGE进行预测时，使用 PC(7,1) 进行索引得到对应的饱和计数器。如果该计数器的值大于等于预设值，且Tn预测结果信心不高，则选择T0的结果，否则选择Tn的结果。

预测过程

综上所述，昆明湖中TAGE预测器的预测步骤如下：

  1. 并行索引 T0 表以及 Tn 表，根据命中结果选择使用哪一个表给出预测结果
    1. 如果有命中到tag匹配的Tn表，由历史记录最长Tn表的ctr饱和计数器给出潜在预测结果。
    2. 如果没有命中Tn表，则由T0表的饱和计数器给出最终预测结果。
  2. 如果匹配到的Tn表的潜在预测结果为弱预测(100,011)，且替代预测中PC对应4-bit计数器的值大于等于阈值，则采用T0表的结果为最终结果，否则采用Tn表的预测结果为最终预测结果。

训练过程

由于TAGE的预测过程用到了很多计数器和tag，他们需要根据一定的规则进行更新，该过程称为训练。该训练过程发生在BPU的update阶段，该阶段会输入PC，分支历史、以及否预测正确等信息。香山昆明湖的分支预测进行训练的流程根据不同情况，分为如下几个步骤：

  1. T0作为最终使用的预测结果时更新：发生跳转（即taken）则 pc 索引的 ctr 饱和计数器 +1，否则 -1
  2. 在只有T0命中时，进行如下操作
    1. T0预测正确则不额外更新
    2. T0预测错误则尝试随机在Tn中的某个表申请一个新表项 申请新表项时需要对应index位置的原表项useful为0 新表项默认是弱预测，useful为0，并设置其tag为计算出来的新tag
  3. 在T0和Tn同时命中时，进行如下操作
    1. Tn 始终更新：taken 则 pc 索引的 ctr 饱和计数器 +1，否则 -1 需要注意，”命中“ 表示 index 索引到的表项的 tag 要和计算出的 tag 匹配
    2. 若T0和Tn结果相同
      1. 预测正确则不额外更新
      2. 预测错误则尝试在比Tn对应历史更长的表中随机申请一个新表项 申请新表项时需要对应index位置的原表项useful为0 新表项默认是弱预测，useful为0，tag设置为用新历史信息计算出来的tag
    3. 若T0和Tn结果不同
      1. 若Tn正确则表项 useful +1
        1. 若结果还同时为弱预测，则选用T0的替代预测计数器 -1
      2. 若Tn错误则表项 useful -1，同时如 3.2.2 在更长历史表中申请新表项
        1. 若结果还同时为弱预测，则选用T0的替代预测计数器 +1
  4. 在每次需要分配表时，进行动态重置usefulness标志位
    1. 使用 7bit 的 bankTickCtrs 寄存器，并计算
      1. 可分配的表数 a（历史长度比当前更长，且对应索引的useful为 0 ）
      2. 不可分配的表数 b（历史长度比当前更长，且对应索引的useful 不为 0 ）
    2. 更新 bankTickCtrs += Δ（饱和计数）， Δ = b - a，
    3. 当 bankTickCtrs当为最大值时, 重置所有useful=0

昆明湖SC分支预测器

基本功能介绍

SC（Statistics counter）分支预测器是一种基于历史统计信息的分支预测器。

与TAGE类似，在SC中通常有多个表Tn，他们对应了不同历史长度的跳转统计。不同点在于，在预测按PC检索时，每个表Tn都会命中，然后SC把每个命中的表项进行求和，计算总的“饱和计数器”跳转信息，最后根据总的跳转信息判断是否跳转。一般情况下，SC采用“有符号饱和计数器”，计数器值大于0时表示跳转，小于0时表示不跳转。计数器的绝对值越大，表示其预测置信度越高。

在SC预测器中，SC也由多个表组成（例如T1，T2，T3，T4），但相对TAGE预测器少了基础预测表T0。SC中Tn表有6 bit的有符号饱和计数器。SC表的索引方式如下：

计算方式
Index = (FH) ^ ((pc»1)低位)

对应每个表，其表项数和用到的折叠历史长度如下：

表名 表项数 FH长度 折叠历史范围
T1 512 0 不折叠
T2 512 4 把历史信息的低4位，折叠成FH
T3 512 8 把历史信息的低10位，折叠成FH
T4 512 8 把历史信息的低16位，折叠成FH

在计算统计预测结果时，总得统计结果计算公式如下：

$$scCtrSum=\sum_{i=0}^{i<4}( (ctr_{sc} << 1) +1)$$

其中ctr_sc表示每个表的有符号饱和计数器。对其进行左移加一是进行权重调整。累加后的scCtrSum就是SC的最终预测结果，如果为该值大于零，则预测跳转，小于零则预测不跳转。其绝对值越大，表示预测置信度越高。

典型数据转换结果如下（在计算时为了不溢出，扩展到了9位）：

  1. 均为 6b100000（强不跳转） ，求得 9b100000100，值为 -252
  2. 均为 6b011111（强跳转），求得 9b011111100，值为 252
  3. 均为 6b000000（弱跳转），求得 9b000000100，值为 4
  4. 均为 6b111111（弱不跳转），求得 9b111111100，值为 -4

预测过程

  1. 通过PC和历史信息结算表Tn的索引 Index
  2. 根据Index查询，得到所有表对应的饱和计数器
  3. 所有所有表查询到的饱和计数器进行求和得到最终预测结果（大于0跳转，小于0不跳转）

训练过程

在update阶段进行饱和计数器的更新。

  1. 如果PC对应的真实指令跳转，这所有表中对应的饱和计数器+1
  2. 如果PC对应的真实指令不跳转，这所有表中对应的饱和计数器-1

昆明湖TAGE-SC分支预测器

有了TAGE为何还需要SC

一些应用上，一些分支行为与分支历史或路径相关性较弱，表现出一个统计上的预测偏向性。对于这些分支，相比基于历史的分支预测，使用计数器捕捉统计偏向的方法更为有效。

TAGE在预测与历史非常相关的分支时非常有效，但对有统计偏向的分支则支持不佳。例如只对一个方向有小偏差，但与历史路径没有强相关性的分支。为了避免该问题，可以在传统TAGE预测器上增加SC预测器。

TAGE-SC功能介绍

在昆明湖 TAGE-SC 预测器中，会同时得到 TAGE 和 SC 的预测结果 P1 和 P2，然后对他们的结果进行累加 P = P1+P2 ，如果 P 的绝对值大于 8bit 的阈值 sc_bank_thres，则采用预测器结果 P，否则则采用 P1 作为最终预测结果。

为了进行动态自适应，阈值sc_thres是需要是动态变化的。为此在实现上TAGE-SC使用了一个5bit的sc_bank_ctr计数器对阈值sc_bank_thres进行调整。另外，由于昆明湖支持同时预测2条分支指令，因此阈值寄存器和对应的控制计数器也是两份。

流水线

TAGE-SC 内含 3 个流水级，TAGE的2级流水已经介绍过，SC部分的流水线如下：

  1. 第0拍，s0 读入 pc 和折叠历史

第一流水级：通过pc和FH计算出index，并输出到s0_idx寄存器

  1. 第1拍，s1 从s0寄存器读出s0_idx作为s1_idx

第二流水级：找到SCTable中s1_idx对应的计数器数据，输出到s1_scResps寄存器

  1. 第2拍，s2 从s1寄存器读出s1_scResps作为s2_scResps

第三流水级：根据s2_scResps选择是否需要反转预测结果，输出到s2_disagree寄存器

  1. 第3拍，s3 从s2_disagree中读出结果，作为s3_disagree输出

预测过程

在TAGE-SC预测时，TAGE的预测结果P1用tage_ctr表示，SC的预测结果P2用scCtrSum表示。在预测时，分为如下四步。

  1. 执行SC预测器，得到预测结果scCtrSum

  2. 并行得到TAGE预测器的预测结果 tage_ctr。

    1. 由于TAGE的预测结果是无符号饱和计数器，而SC的预测结果是有符号饱和计数器，如果对他们进行相加，需要进行数据转换。

    2. 昆明湖在实现上，采用了对TAGE的结果进行转换。转换后的结果用 tageCtrCentered 表示，具体转换过程如下：

    $$tageCtrCentered=((((ctr_{tage} -4)<<1)+1)<<3) $$

    1. 3比特的无符号饱和计数器转换为8比特的有符号饱和计数器结果举例如下所示：

      • 3b100 弱跳转 => 8b00001000 = 8

      • 3b011 弱不跳转 => 8b11111000 = -8

      • 3b111 强跳转 => 8b00111000 = 56

      • 3b000 强不跳转 => 8b11001000 = -56

  3. 对TAGE和SC的预测结果进行相加得到最终预测结果P，在实现上用totalSum进行表示。

$$totalSum = scCtrSum + tageCtrCentered$$

  1. 根据 totalSum 以及 sc_bank_thres 决定最终预测方向

    1. totalSum > 0 且绝对值超过阈值则跳转： 如果 scCtrSum > sc_bank_thres - tageCtrCentered 也可以理解成 totalSum > sc_bank_thres 上面的写法可以降低最大位宽（把保证不溢出需要10bit变成9bit）
    2. totalSum < 0 且绝对值超过阈值则不跳转： 如果 scCtrSum < -sc_bank_thres - tageCtrCentered 也可以理解成 |totalSum| > sc_bank_thres

训练过程

在对 TAGE 和 SC 进行组合后，TAGE-SC 添加了 sc_bank_ctr 计数器用来控制阈值sc_bank_thres。因此在训练时，除了 TAGE 和 SC 本身的训练外，还需要对新增加的计数器进行更新。

在update阶段，其具体更新流程如下：

  1. TAGE-SC采用了预测结果P（即TAGE+SC后的预测结果），如果 |totalSum| 在 [sc_bank_thres -4, sc_bank_thres -2] 的范围内，则对阈值相关寄存器组进行更新
    1. 更新 sc_bank_ctr，饱和计数 若预测正确，则 sc_bank_ctr +=1 若预测错误，则 sc_bank_ctr -=1
    2. 更新 sc_bank_thres ，受限制的饱和运算， 若 sc_bank_ctr 更新后的值已达 0b11111 且 sc_bank_thres <= 31，则 sc_bank_thres +=2 若 sc_bank_ctr 更新后的值为 0 且 sc_bank_thres >=6，则 sc_bank_thres -=2 其余情况thres不变。
    3. sc_bank_thres 更新判断结束后，会对 sc_bank_ctr 再做一次判断 若更新后的sc_bank_ctr若为0b11111或0，则thres_ctr会被置回初始值0b10000。
  2. TAGE-SC采用了预测结果P1（即TAGE的预测结果）不进行任何操作

接口列表

TageSC

信号类型 信号宽度 信号名 信号描述
input * clock
input * reset
input *[35:0] io_reset_vector 用于reset时，reset s1_pc_dup_0 提供的值
input *[40:0] io_in_bits_s0_pc_0 复制的s0_pc的dup数组的第1个，给顶层BPU的PC
input *[40:0] io_in_bits_s0_pc_1 复制的s0_pc第2个，给Tage的PC
input *[40:0] io_in_bits_s0_pc_3 复制的s0_pc的第4个，给SC的PC
input *[10:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_17_folded_hist TageTable 2 用到的11bits 折叠历史 从多长历史范围折叠到11bit见前文所述的表 注意TageTable下标+1，此处 T2 是前文 T3
input *[10:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_16_folded_hist TageTable 3 用到的11bits 折叠历史
input *[6:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_15_folded_hist TageTable 1 用到的7bits 折叠历史
input *[7:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_14_folded_hist TageTable 0 用到的8bits 折叠历史
input *[6:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_9_folded_hist TageTable 2 用到的7bits 折叠历史
input *[7:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_8_folded_hist TageTable 3 用到的8bits 折叠历史
input *[6:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_7_folded_hist TageTable 0 用到的7bits 折叠历史
input *[6:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_5_folded_hist TageTable 3 用到的7bits 折叠历史
input *[7:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_4_folded_hist TageTable 1 用到的8bits 折叠历史
input *[7:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_3_folded_hist TageTable 2 用到的8bits 折叠历史
input *[10:0] io_in_bits_folded_hist_1_hist_1_folded_hist TageTable 1 用到的11bits 折叠历史
input *[3:0] io_in_bits_folded_hist_3_hist_12_folded_hist SCTable 1 用到的 4bit 折叠历史
input *[7:0] io_in_bits_folded_hist_3_hist_11_folded_hist SCTable 2 用到的 8bit 折叠历史
input *[7:0] io_in_bits_folded_hist_3_hist_2_folded_hist SCTable 3 用到的 8bit 折叠历史
output * io_out_s2_full_pred_0_br_taken_mask_0 io_out_s2_full_pred_{i}br_taken_mask{j} Tage 在 s2流水级输出的，复制4份 预测块中第 j 条分支指令TAGE预测结果 这里不该叫mask吧
output * io_out_s2_full_pred_0_br_taken_mask_1
output * io_out_s2_full_pred_1_br_taken_mask_0
output * io_out_s2_full_pred_1_br_taken_mask_1
output * io_out_s2_full_pred_2_br_taken_mask_0
output * io_out_s2_full_pred_2_br_taken_mask_1
output * io_out_s2_full_pred_3_br_taken_mask_0
output * io_out_s2_full_pred_3_br_taken_mask_1
output * io_out_s3_full_pred_0_br_taken_mask_0 io_out_s3_full_pred_{i}br_taken_mask{j} Tage 在 s3流水级输出的，复制4份 预测块中第 j 条分支指令SC预测结果
output * io_out_s3_full_pred_0_br_taken_mask_1
output * io_out_s3_full_pred_1_br_taken_mask_0
output * io_out_s3_full_pred_1_br_taken_mask_1
output * io_out_s3_full_pred_2_br_taken_mask_0
output * io_out_s3_full_pred_2_br_taken_mask_1
output * io_out_s3_full_pred_3_br_taken_mask_0
output * io_out_s3_full_pred_3_br_taken_mask_1
output *[222:0] io_out_last_stage_meta 见附表
input * io_ctrl_tage_enable
input * io_ctrl_sc_enable
input * io_s0_fire_0 s0 阶段流水线控制 相同信号复制多份，0给BPU，1给Tage，3给SC
input * io_s0_fire_1
input * io_s0_fire_3
input * io_s1_fire_0 s1 阶段流水线控制
input * io_s1_fire_1
input * io_s1_fire_2
input * io_s1_fire_3
input * io_s2_fire_0 s2 阶段流水线控制
input * io_s2_fire_1
input * io_s2_fire_2
input * io_s2_fire_3
output * io_s1_ready tage的所有表，可以执行读取结果的操作
input * io_update_valid 从FTQ发向BPU的后端执行结果（更新信号）是否有效
input *[40:0] io_update_bits_pc （后端执行过的）预测块的PC
input *[10:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_17_folded_hist TageTable 2 用到的11bits 折叠历史 预测时使用的分支历史结果，没有更新，转了一圈回来了
input *[10:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_16_folded_hist TageTable 3 用到的11bits 折叠历史
input *[6:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_15_folded_hist TageTable 1 用到的7bits 折叠历史
input *[7:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_14_folded_hist TageTable 0 用到的8bits 折叠历史
input *[3:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_12_folded_hist SCTable 1 用到的 4bit 折叠历史
input *[7:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_11_folded_hist SCTable 2 用到的 8bit 折叠历史
input *[6:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_9_folded_hist TageTable 2 用到的7bits 折叠历史
input *[7:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_8_folded_hist TageTable 3 用到的8bits 折叠历史
input *[6:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_7_folded_hist TageTable 0 用到的7bits 折叠历史
input *[6:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_5_folded_hist TageTable 3 用到的7bits 折叠历史
input *[7:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_4_folded_hist TageTable 1 用到的8bits 折叠历史
input *[7:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_3_folded_hist TageTable 2 用到的8bits 折叠历史
input *[7:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_2_folded_hist SCTable 3 用到的 8bit 折叠历史
input *[10:0] io_update_bits_spec_info_folded_hist_hist_1_folded_hist TageTable 1 用到的11bits 折叠历史
input * io_update_bits_ftb_entry_brSlots_0_valid FTB 表项的第一个slot是否有效（存储了跳转指令）
input * io_update_bits_ftb_entry_tailSlot_sharing FTB 表项的最后一个slot是否存储了条件分支而非无条件跳转
input * io_update_bits_ftb_entry_tailSlot_valid FTB 表项的最后一个slot是否有效
input * io_update_bits_ftb_entry_always_taken_0 历史上slot 0 指令总是跳转
input * io_update_bits_ftb_entry_always_taken_1 历史上slot 1 指令总是跳转
input * io_update_bits_br_taken_mask_0 solt 0 是否 taken
input * io_update_bits_br_taken_mask_1 solt 1 是否 taken
input * io_update_bits_mispred_mask_0 solt 0 是否预测正确
input * io_update_bits_mispred_mask_1 solt 1 是否预测正确
input *[222:0] io_update_bits_meta 见附表

io_out_last_stage_meta

需要设计参与优化！

信号类型 信号位 信号名 信号描述
output [218:88] 0 占位，全为0，传递到composer时会忽略
87 resp_meta_providers_1_valid_r
[86:85] resp_meta_providers_1_bits_r
84 resp_meta_providers_0_valid_r
[83:82] resp_meta_providers_0_bits_r
[81:79] resp_meta_providerResps_1_r_ctr
78 resp_meta_providerResps_1_r_u
77 resp_meta_providerResps_1_r_unconf
[76:74] resp_meta_providerResps_0_r_ctr
73 resp_meta_providerResps_0_r_u
72 resp_meta_providerResps_0_r_unconf
71 resp_meta_altUsed_1_r
70 resp_meta_altUsed_0_r
69 resp_meta_altDiffers_1_r
68 resp_meta_altDiffers_0_r
[67:66] resp_meta_basecnts_1_r
[65:64] resp_meta_basecnts_0_r
[63:60] resp_meta_allocates_1_r
[59:56] resp_meta_allocates_0_r
55 resp_meta_takens_1_r
54 resp_meta_takens_0_r
53 resp_meta_scMeta_tageTakens_1_r
52 resp_meta_scMeta_tageTakens_0_r
51 resp_meta_scMeta_scUsed_1_r
50 resp_meta_scMeta_scUsed_0_r
49 resp_meta_scMeta_scPreds_1_r
48 resp_meta_scMeta_scPreds_0_r
[47:42] r_1_3 scMeta(预测时的状态)中第2路的第4个sc_ctr的值
[41:36] r_1_2 scMeta中第2路的第3个sc_ctr的值
[35:30] r_1_1 scMeta中第2路的第2个sc_ctr的值
[29:24] r_1_0 scMeta中第2路的第1个sc_ctr的值
[23:18] r_3 scMeta中第1路的第4个sc_ctr的值
[17:12] r_2 scMeta中第1路的第3个sc_ctr的值
[11:6] r_1 scMeta中第1路的第2个sc_ctr的值
[5:0] r_0 scMeta中第1路的第1个sc_ctr的值

io_update_bits_meta

信号类型 信号位 信号名 信号描述
input [218:94] FTB, ITAGE, RAS 模块传给 FTQ 的 META 信息，忽略
[93:6] io_out_last_stage_meta[87:0] 偏移 6bit 后的结果 TAGE 输出给 FTQ 的 META
[5:0] uFTB 输出给 FTQ 的 META
最后修改 September 13, 2024: Update the picture of BPU Top. (431c050)