專利名稱：用于低功率分支預(yù)測的方法、系統(tǒng)及計算機可訪問的介質(zhì)的制作方法
用于低功率分支預(yù)測的方法、系統(tǒng)及計算機可訪問的介質(zhì)關(guān)于政府資助的研究的聲明本發(fā)明是在美國政府的支持下、至少部分地由國防部高級研究計劃處資助的，基金號為F33615-03-C-4106。因此，美國政府對本發(fā)明享有一定的權(quán)益。
背景技術(shù)：
在計算機架構(gòu)中，分支預(yù)測器可以是處理器的一部分，用于確定程序的指令流中的條件分支是否可能被采用。這可以稱為分支預(yù)測。分支預(yù)測器對于如今的現(xiàn)代超標量處理器實現(xiàn)高性能是重要的，并且能夠促使處理器取得并執(zhí)行指令，而不用等待解析分支。大多數(shù)流水線處理器執(zhí)行某種形式的分支預(yù)測，這是因為它們應(yīng)當在當前指令被執(zhí)行之前猜測要取得的下一個指令的地址。分支預(yù)測仍然是利用單線程性能的處理器獲得高性能的重要要素之一。現(xiàn)代分支預(yù)測器可以在許多代碼上實現(xiàn)高精確度，但是如果處理器要繼續(xù)改進單線程性能，則需要進一步開發(fā)。對于通用處理器而言，尤其是在可用核的數(shù)目超過可用線程數(shù)目時，精確的分支預(yù)測仍然很重要。神經(jīng)分支預(yù)測器——一種相關(guān)預(yù)測器，使用點積計算，基于針對先前分支所觀測到的歷史模型來預(yù)測當前分支——已經(jīng)顯示出獲得高預(yù)測精確度的希望。然而，由于計算需求，神經(jīng)分支預(yù)測器傳統(tǒng)上已經(jīng)規(guī)定了較差的功率和能量特性。某些提出的設(shè)計已經(jīng)以一定的精確度為代價減小了預(yù)測器的等待時間，然而這類設(shè)計從功率方面來看仍然缺乏競爭力。針對每一預(yù)測計算點積的需求(可能具有數(shù)十或甚至數(shù)百元素)可能不適于當前形式的工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
提供了能夠在例如模擬電路上利用神經(jīng)分支預(yù)測器的方法、系統(tǒng)及計算機可訪問的介質(zhì)的示例。例如，可以使用電流求和，代替?zhèn)鹘y(tǒng)神經(jīng)預(yù)測器設(shè)計中通常使用的數(shù)字點積。還可以使用縮放因子來提高預(yù)測精確度。在一個示例中，提供了一種方法，用于利用模擬分支預(yù)測器來提供分支預(yù)測。該方法包括提供第一分支預(yù)測，獲得與分支關(guān)于所述第一分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的電流近似，以及基于至少一個電流近似來產(chǎn)生第二分支預(yù)測。在另一示例中，提供了一種處理裝置，在執(zhí)行軟件程序時，該處理裝置被配置為執(zhí)行處理過程。該過程可以包括提供第一分支預(yù)測，獲得與分支關(guān)于所述第一分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的電流近似，以及基于至少一個電流近似來產(chǎn)生第二分支預(yù)測。在又一示例中，提供了一種計算機可訪問的介質(zhì)，在其上存儲了用于模擬分支預(yù)測器內(nèi)的分支預(yù)測的計算機可執(zhí)行指令。當處理裝置執(zhí)行該指令時，處理裝置被配置為執(zhí)行過程。該過程可以包括提供第一分支預(yù)測，獲得與分支關(guān)于所述第一分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的電流近似，以及基于至少一個電流近似來產(chǎn)生第二分支預(yù)測。盡管公開了多個示例，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)下列詳細描述仍然可以獲得其他示例。顯而易見的是，這里所描述的系統(tǒng)、設(shè)備及方法能夠在各個明顯的方面進行修改，所有這些均不背離這里的教導的精神和范圍。相應(yīng)地，詳細描述被視為本質(zhì)上是示意性的，而非限制性的。


根據(jù)以下說明和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖，本公開的前述和其他方面將更加清楚。在認識到這些附圖僅僅示出了根據(jù)本公開的一些示例且因此不應(yīng)被認為是限制本公開范圍的前提下，通過使用附圖以額外的特征和細節(jié)來詳細描述本公開。在附圖中圖I是根據(jù)一個示例的計算系統(tǒng)的示意的框圖。圖2是根據(jù)一個示例的神經(jīng)分支預(yù)測器的示意的功能框圖。
圖3是根據(jù)一個示例的模擬神經(jīng)分支預(yù)測方案的示意的示意功能圖。圖4是根據(jù)一個示例的適當方法的示意的流程框圖。
具體實施例方式在以下詳細說明中，參考了作為詳細說明的一部分的附圖。在附圖中，類似符號通常表示類似部件，除非上下文另行指明。
具體實施方式
部分、附圖和權(quán)利要求書中記載的示例性示例并不是限制性的。在不脫離在此所呈現(xiàn)主題的精神或范圍的情況下，可以利用其他示例，且可以進行其他改變。應(yīng)當理解，在此一般性記載以及附圖中圖示的本公開的各方案可以按照在此隱含公開的多種不同配置來設(shè)置、替換、組合、分割和設(shè)計。本公開針對涉及分支預(yù)測的方法、設(shè)備、計算機程序及系統(tǒng)。一種這樣的系統(tǒng)的特定優(yōu)選實施例在附圖中示意，并在下面進行描述。許多其他實施例也是可以的，然而時間和空間限制使得無法在一個文檔中包括那些實施例的詳盡列表。相應(yīng)地，權(quán)利要求的范圍內(nèi)的其他實施例對于掌握了本專利教導的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。附圖包括進行編號，以指定附圖內(nèi)示出的示例的示意組件，包括如下組件計算機系統(tǒng)100、處理器101、系統(tǒng)總線102、操作系統(tǒng)103、應(yīng)用104、只讀存儲器105、隨機存取存儲器106、磁盤適配器107、磁盤機108、通信適配器109、接口適配器110、顯示適配器111、鍵盤112、鼠標113、揚聲器114、顯示監(jiān)視器115、模擬分支預(yù)測器200、感知機的表201、分支歷史寄存器202、散列函數(shù)203、點積204、偏置權(quán)重205、更新權(quán)重向量206、權(quán)重向量207、數(shù)模轉(zhuǎn)換器401、分流器402、電流至電壓轉(zhuǎn)換器403、比較器404、比較器輸出411、訓練輸出412和413、幅度線422、電流線423、權(quán)重偏置424、電流源450、偏置晶體管451、地460、以及異或函數(shù)465。圖I是根據(jù)一些示例布置的計算系統(tǒng)100的框圖的示意圖示。計算機系統(tǒng)100也表示本公開的硬件環(huán)境。例如，計算機系統(tǒng)100可以具有處理器101，處理器101通過系統(tǒng)總線102與各個其他組件耦合。處理器101可以具有根據(jù)這里的示例進行配置的模擬分支預(yù)測器200。下面，結(jié)合對圖2所示的示例的描述，更詳細地描述了處理器101。參照圖1，操作系統(tǒng)103可以在處理器101上運行，控制并協(xié)調(diào)圖I中的各個組件的功能。根據(jù)本公開的示例的原理的應(yīng)用104可以與操作系統(tǒng)103 —起執(zhí)行，并向操作系統(tǒng)103提供調(diào)用和/或指令，其中該調(diào)用/指令實現(xiàn)要由應(yīng)用104執(zhí)行的各項功能或服務(wù)。參照圖1，只讀存儲器(“ROM”)105可以耦合至系統(tǒng)總線102，并且可以包括基本輸入/輸出系統(tǒng)(“BIOS”)，BIOS可以控制計算機系統(tǒng)100的某些基本功能。隨機存取存儲器(“RAM”)106和磁盤適配器107也可以耦合至系統(tǒng)總線102。應(yīng)注意，軟件組件(包括操作系統(tǒng)103和應(yīng)用104)可以加載至RAM 106以用于執(zhí)行，RAM 106可以是計算機系統(tǒng)100的主存儲器。磁盤適配器107可以配備有集成驅(qū)動電子設(shè)備(“IDE”)或并行高級技術(shù)附件(“PATA”)適配器、串行高級技術(shù)附件(“SATA”)適配器、小型計算機系統(tǒng)接口(“SCSI”)適配器、通用串行總線(“USB”)適配器、IEEE 1394適配器、或與磁盤機108 (例如磁盤驅(qū)動器)通信的其他適當?shù)倪m配器。參照圖1，計算機系統(tǒng)100還可以包括與總線102耦合的通信適配器109。通信適配器109可以使總線102與外部網(wǎng)絡(luò)(未示出)互連，由此使得計算機系統(tǒng)100與其他類似的和/或不同的設(shè)備進行通信。輸入/輸出(“I/O”)設(shè)備也可以經(jīng)由用戶接口適配器110和顯示適配器111與計算機系統(tǒng)100連接。例如，鍵盤112、鼠標113和揚聲器114可以通過用戶接口適配器110 與總線102互連。數(shù)據(jù)可以通過這些示例設(shè)備中的任意設(shè)備提供給計算機系統(tǒng)100。顯示監(jiān)視器115可以通過顯示適配器111與系統(tǒng)總線102連接。在本示例方式中，用戶可以通過鍵盤112和/或鼠標113給計算機系統(tǒng)100提供數(shù)據(jù)或其他信息，并經(jīng)由顯示器115和/或揚聲器114獲得來自計算機系統(tǒng)100的輸出。這里所描述的本發(fā)明的各個方案、特征、實施例或?qū)崿F(xiàn)可以單獨或以各種組合使用。本發(fā)明的方法可以通過軟件、硬件或硬件和軟件的組合實現(xiàn)。下面結(jié)合圖2詳細描述根據(jù)一個示例的可以利用處理器101來實現(xiàn)的分支預(yù)測器設(shè)計。許多神經(jīng)分支預(yù)測器可以從感知機分支預(yù)測器中獲得。在本示例的上下文中，感知機可以是具有h+Ι個小整數(shù)權(quán)重的向量，其中h是預(yù)測器的歷史長度。參照圖2，η個感知機的表201可以保存在快速存儲器中。也可以保存h個最近的分支結(jié)果(I表示采用，O表示未采用)的全局歷史移位寄存器202。移位寄存器202和感知機的表201可以類似于傳統(tǒng)的全局二級預(yù)測器中的移位寄存器和計數(shù)器的表，這是因為索引的計數(shù)器和索引的感知機二者都可以用來確定預(yù)測。作為示例，為了預(yù)測分支，可以利用分支程序計數(shù)(PC)的散列函數(shù)203來選擇感知機(例如，權(quán)重向量)207。可以將感知機207的輸出確定為感知機207和歷史移位寄存器202的點積204，其中移位寄存器中的0(未采用)值解釋為-I?？梢詫Ⅻc積204與感知機207中的附加的偏置權(quán)重205相加，這可以考慮是否采用分支的傾向，而不用考慮該分支與其他分支的相關(guān)性。如果點積204的結(jié)果至少為0，則預(yù)測該分支為采用；否則，預(yù)測該分支為未采用。負的權(quán)重值通常表示逆相關(guān)。例如，如果將值為-10的權(quán)重與移位寄存器中的-I (即，未采用)相乘，則將值-I -10 = 10加到點積結(jié)果，從而使得結(jié)果朝著采用的預(yù)測偏置，這是因為該權(quán)重指示與歷史比特所表示的未采用的分支的負相關(guān)性。權(quán)重的幅度可以指示正或負相關(guān)性的強度。如同其他預(yù)測器一樣，在誤預(yù)測時，可以推測更新分支歷史移位寄存器202，并使其返回至先前條目。當分支結(jié)果變?yōu)橐阎獣r，可以對提供該預(yù)測的感知機207進行更新[206]。可以基于誤預(yù)測的結(jié)果或者在感知機輸出的幅度在指定閾值以下時，訓練感知機207。在訓練時，可以更新偏置權(quán)重205和h個相關(guān)權(quán)重。偏置權(quán)重205可以隨著采用或未采用分支而分別遞增或遞減。使用飽和算法過程，如果預(yù)測的分支具有與歷史寄存器中的相應(yīng)比特相同的結(jié)果，則感知機207中的每個相關(guān)權(quán)重可以遞增(例如，正相關(guān)性)，否則遞減(例如，負相關(guān)性)。如果預(yù)測的分支與歷史寄存器中的分支不具有相關(guān)性，則后者的相應(yīng)權(quán)重可以傾向于O。如果存在高的正或負相關(guān)性，則權(quán)重可以具有較大幅度。然而，傳統(tǒng)上，神經(jīng)預(yù)測器由于特定計算需求而已經(jīng)顯示出較差的功率和能量特性。某些現(xiàn)有的設(shè)計已經(jīng)以一定的精確度為代價稍微降低了預(yù)測器的等待時間，然而從功率方面來看仍然是不夠的。如上所示，針對每一預(yù)測確定點積的偏好(可能具有數(shù)十或甚至數(shù)百元素)可能不適于當前形式的工業(yè)應(yīng)用。下面要描述這種神經(jīng)預(yù)測器的模擬實現(xiàn)的示例，這可以顯著地降低傳統(tǒng)神經(jīng)預(yù)測器的功率需求。圖3示意了根據(jù)本公開的神經(jīng)模擬預(yù)測器的實現(xiàn)的示例的流程框圖。這種預(yù)測器可以作用于有效地確定帶符號整數(shù)的向量(以符號數(shù)值的形式表示)和二進制向量的點積，以基于閾值得到采用或未采用的預(yù)測以及訓練/不訓練的輸出。本預(yù)測器示例可以利用模擬電流導引以及求和技術(shù)來執(zhí)行點積操作。圖3所示的電路設(shè)計的示例可以包括下列組件電流導引的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC) 401、分流器402、電流至電壓轉(zhuǎn)換器403、比較器404等
坐寸ο例如，DAC 401可以包括二進制電流導引DAC 401。對于數(shù)字權(quán)重的存儲而言，可能需要DAC 401以將數(shù)字權(quán)重值轉(zhuǎn)換至能夠有效組合的模擬值。盡管感知機權(quán)重可以是7比特，然而可以使用I比特來表示權(quán)重的符號，并且通常利用6比特的DAC?？赡艽嬖诶缑繖?quán)重一個DAC 401,每個可能包括電流源450和偏置晶體管451,以及一個晶體管對應(yīng)于權(quán)重中的一個比特?？?20中更詳細地示意了采樣DAC 401的一個示例，框420還示出了其采樣組件。本示例可以支持近線性的數(shù)模轉(zhuǎn)換。例如，對于4比特的二進制數(shù)字幅度，DAC401晶體管的寬度可以被設(shè)置為1、2、4和8，并且可以汲取電流，例如分別汲取1、21、41和81，如框420更詳細描述的?？梢允褂瞄_關(guān)根據(jù)其相應(yīng)權(quán)重比特來導引每個晶體管電流，例如，1的權(quán)重比特可以將電流導引至幅度線[422]，以及O的權(quán)重比特可以將電流導引至地[460]。在本示例中，如果要轉(zhuǎn)換的數(shù)字幅度為5或0101，則可以將電流I和41導引至幅度線，而將21和81導引至地[460]?；诨鶢柣舴螂娏鞣▌t的屬性，幅度線[422]可以包含權(quán)重比特為I的電流的和，因此可以近似數(shù)字存儲的權(quán)重。然后，可以基于該權(quán)重的符號比特與近似歷史比特424的異或[465](實際上是將帶符號的權(quán)重值與歷史比特424相乘)，將該幅度值導引至正線或負線[423]。所有權(quán)重可以共享正和負線[423]，并且再次基于基爾霍夫電流法則，可以將所有正值加到一起，同時可以將所有負值加到一起[405]。隨后，可以將結(jié)果提供給分流器402。例如，可以通過例如分流器402中的三個晶體管來大概平均地分流正線和負線上的電流，以允許三個電路輸出1個比特的預(yù)測和可以用于確定是否應(yīng)進行訓練[412和413]的2個比特。對電流進行分流(而不是通過附加電流鏡來復制電流)可以保持正權(quán)重和負權(quán)重的相對關(guān)系，而不增大總汲取電流，從而可能避免或減小功耗的增大。可以將電流分流器的輸出提供給電流至電壓轉(zhuǎn)換器403。例如，來自分流器422的電流可以經(jīng)過電流至電壓轉(zhuǎn)換器403的電阻器，從而產(chǎn)生電壓，該電壓可以用作電壓比較器404的輸入。例如，可以使用跟蹤與鎖存比較器404，如圖3所示的示例，因為它們具有高速能力和簡單的優(yōu)點。比較器404可以將與正權(quán)重的幅度相關(guān)聯(lián)的電壓和與負權(quán)重的幅度相關(guān)聯(lián)的電壓進行比較。比較器404可以用作例如I比特的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，并且可以使用正反饋來將模擬信號重新生成為數(shù)字信號。如果與正線對應(yīng)的電壓超過負線，則比較器404可以輸出例如I值，否則輸出O值。對于比較器輸出P [411]，例如I值可以對應(yīng)于采用預(yù)測，O值可以對應(yīng)于未采用預(yù)測。除了 I比特的采用或未采用預(yù)測[411]以外，該電路的示例可以鎖存兩個信號[412和413]，這兩個信號可以在分支被解析時用于指示是否要更新權(quán)重。如果例如預(yù)測不正確或者如果正權(quán)重和負權(quán)重之間的差的絕對值小于閾值，則進行訓練。代替實際確定正線和負線之間的差(這可能需要使用更為復雜的電路)，可以將絕對值比較分成兩種獨立的情況，例如一種情況是正權(quán)重大于負權(quán)重，另一種情況是負權(quán)重大于正權(quán)重。代替等待產(chǎn)生預(yù)測輸出P[411](這可能增大總的電路延遲)，如圖3所示，所有三個比較[411-413]可以并行執(zhí)行。例如，如果采用該預(yù)測，則“T” [412]是相關(guān)訓練比特，以及如果不采用該預(yù)測，則“N” [413]是相關(guān)訓練比特。為了產(chǎn)生比特“T” [412]，可以將閾值加到負線上的電流。如果預(yù)測“P” [411]是1(采用)并且T[412]輸出為0，這意味著負線(加上了閾值)大于 正線，則正權(quán)重與負權(quán)重之間的差可能小于閾值，并且預(yù)測器應(yīng)進行訓練。類似地，為了產(chǎn)生比特“N” [413]，可以將閾值加到正線上的電流。如果預(yù)測“Ρ”[411]為0(未采用)并且“N” [413]輸出為1，這意味著正線(加上了閾值)大于負線，則負線與正線之間的差小于閾值。圖4示出了根據(jù)一個示例的系統(tǒng)、方法和計算機可訪問的介質(zhì)的流程框圖。本發(fā)明的示例的附加組件可以包括縮放因子，如圖4所示，可以根據(jù)給定函數(shù)f(i)來對向量權(quán)重進行縮放，其中i可以表示給定權(quán)重比特在向量中的位置。權(quán)重的向量可以表示給定歷史中的每一分支對于可預(yù)測性的貢獻，而每一分支的貢獻通常是不相等的。例如，越新的權(quán)重與分支結(jié)果的相關(guān)性越強。具體地，圖3示出了可以結(jié)合上面所討論的神經(jīng)模擬預(yù)測器來實現(xiàn)這種縮放因子的方法、系統(tǒng)和計算機可訪問的介質(zhì)的一個示例的流程框圖。計算機系統(tǒng)100可以包括處理器101，可以利用處理器101來執(zhí)行下列過程。首先，可以從感知機的表中選擇至少一個權(quán)重向量[201,207]。然后,將所選擇的權(quán)重向量與適當?shù)暮瘮?shù)f(i)相乘,或者由適當?shù)暮瘮?shù)f(i)對所選擇的權(quán)重向量進行作用[208]。在一個示例中，函數(shù)f(i)可以由等式f(i)=l/(a+bi)表示，其中a = 0.1111，以及b = 0.037。可以使用適于電路或裝置的特定設(shè)計的其他系數(shù)a和b。可以進行該向量與分支歷史寄存器202的點積[204]。進一步地，可以加上偏置權(quán)重205 [209]，這可以產(chǎn)生如上所述的預(yù)測[250]。—些示例中公開的是一種方法，用于使用至少一個模擬分支預(yù)測器來提供分支預(yù)測，該方法包括獲得與分支關(guān)于分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的至少一個電流近似，以及基于至少一個電流近似來產(chǎn)生分支預(yù)測。在其他示例中，獲得至少一個電流近似包括從權(quán)重表中選擇第一向量；從全局歷史移位寄存器中選擇第二向量；將第一和第二向量從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式；以及計算向量的點積。在進一步的示例中，該方法可以包括將向量的點積與偏置權(quán)重相加。在其他示例中，第一向量是利用散列函數(shù)從權(quán)重表中選擇的。在其他示例中，第一和第二向量是使用一個或多個二進制電流導引數(shù)模轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換的。在其他示例中，第一和第二向量的點積是利用電流求和獲得的。在一些示例中，該方法還可以包括利用作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比較器來轉(zhuǎn)換點積，以對向量的點積進行轉(zhuǎn)換。在其他示例中，該方法還可以包括來自權(quán)重表的向量進行縮放。在進一步的示例中，縮放是根據(jù)等式f(i)=1/(0. 1111+0. 037 )利用縮放因子實現(xiàn)的，其中i是在第一向量中的位置，f (i)是表示縮放因子的值。在進一步的示例中，該方法另外可以包括基于先前預(yù)測的精確度來更新來自權(quán)重表的向量。在其他示例中公開了一種處理裝置，在執(zhí)行軟件程序時，該處理裝置被配置為獲得與分支關(guān)于分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的至少一個電流近似，以及基于至少一個電流近似來產(chǎn)生分支預(yù)測。在一些示例中，用于獲得至少一個電流近似的配置包括用于執(zhí)行如下操作的子配置從權(quán)重表中選擇第一向量；從全局歷史移位寄存器中選擇第二向量；將第一和第二向量從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式；以及計算向量的點積。在進一步的示例中，該裝置可以進一步配置為將向量的點積與偏置權(quán)重相加。在其他示例中，第一向量是利用散列函數(shù)從權(quán)重表中選擇的。在其他示例中，第一和第二向量是使用一個或多個二進制電流導引數(shù)模轉(zhuǎn)換器來轉(zhuǎn)換的。在其他示例中，第一和第二向量的點積是利用電流求和獲得的。在一些示例中，該裝置可以進一步配置為利用作為模數(shù)轉(zhuǎn)換器的比較器來轉(zhuǎn)換點積，以 對向量的點積進行轉(zhuǎn)換。在其他示例中，該裝置可以進一步配置為基于先前預(yù)測的精確度來更新來自權(quán)重表的向量。在其他示例中公開了一種計算機可訪問的介質(zhì)，其上存儲有用于模擬分支預(yù)測器內(nèi)的分支預(yù)測的計算機可執(zhí)行指令，其中當處理裝置執(zhí)行指令時，處理裝置被配置為執(zhí)行以下過程，包括獲得與分支關(guān)于分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的至少一個電流近似，以及基于至少一個電流近似來產(chǎn)生分支預(yù)測。在其他示例中，獲得至少一個電流近似包括從權(quán)重表中選擇第一向量；從全局歷史移位寄存器中選擇第二向量；將第一和第二向量從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式；以及計算向量的點積。本公開不限于在本申請中描述的具體示例，這些具體示例意在說明不同方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，不脫離本公開的精神和范圍，可以做出許多修改和示例。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)之前的描述，除了在此所列舉的方法和裝置之外，還可以想到本公開范圍內(nèi)功能上等效的其他方法和裝置。這種修改和變型應(yīng)落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本公開應(yīng)當由所附權(quán)利要求的術(shù)語及其等效描述的整個范圍來限定。應(yīng)當理解，本公開不限于具體方法、試齊U、化合物組成或生物系統(tǒng)，這些都是可以改變的。還應(yīng)理解，這里所使用的術(shù)語僅用于描述具體示例的目的，而不應(yīng)被認為是限制性的。至于本文中任何關(guān)于多數(shù)和/或單數(shù)術(shù)語的使用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以從多數(shù)形式轉(zhuǎn)換為單數(shù)形式，和/或從單數(shù)形式轉(zhuǎn)換為多數(shù)形式，以適合具體環(huán)境和/或應(yīng)用。為清楚起見，在此明確聲明單數(shù)形式/多數(shù)形式可互換。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，一般而言，所使用的術(shù)語，特別是所附權(quán)利要求中(例如，在所附權(quán)利要求的主體部分中)使用的術(shù)語，一般地應(yīng)理解為“開放”術(shù)語(例如，術(shù)語“包括”應(yīng)解釋為“包括但不限于”，術(shù)語“具有”應(yīng)解釋為“至少具有”等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，如果意在所引入的權(quán)利要求中標明具體數(shù)目，則這種意圖將在該權(quán)利要求中明確指出，而在沒有這種明確標明的情況下，則不存在這種意圖。例如，為幫助理解，所附權(quán)利要求可能使用了引導短語“至少一個”和“一個或多個”來引入權(quán)利要求中的特征。然而，這種短語的使用不應(yīng)被解釋為暗示著由不定冠詞“一”或“一個”引入的權(quán)利要求特征將包含該特征的任意特定權(quán)利要求限制為僅包含一個該特征的實施例，即便是該權(quán)利要求既包括引導短語“一個或多個”或“至少一個”又包括不定冠詞如“一”或“一個”(例如，“一”和/或“一個”應(yīng)當被解釋為意指“至少一個”或“一個或多個”)；在使用定冠詞來引入權(quán)利要求中的特征時，同樣如此。另外，即使明確指出了所引入權(quán)利要求特征的具體數(shù)目，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識到，這種列舉應(yīng)解釋為意指至少是所列數(shù)目(例如，不存在其他修飾語的短語“兩個特征”意指至少兩個該特征，或者兩個或更多該特征)。另外，在使用類似于“A、B和C等中至少一個”這樣的表述的情況下，一般來說應(yīng)該按照本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解該表述的含義來予以解釋(例如，“具有A、B和C中至少一個的系統(tǒng)”應(yīng)包括但不限于單獨具有A、單獨具有B、單獨具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系統(tǒng)等)。在使用類似于“A、B或C等中至少一個”這樣的表述的情況下，一般來說應(yīng)該按照本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解該表述的含義來予以解釋(例如，“具有A、B或C中至少一個的系統(tǒng)”應(yīng)包括但不限于單獨具有A、單獨具有B、單獨具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系統(tǒng)等)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)理解，實質(zhì)上任意表示兩個或更多可選項目的轉(zhuǎn)折連詞和/或短語，無論是在說明書、權(quán)利要求書還是附圖中，都應(yīng)被理解為給出了包括這些項目之一、這些項目任一方、或兩個項目的可能性。例如，短語“A或B”應(yīng) 當被理解為包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。另外，在以馬庫什組描述本公開的特征或方案的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認識至IJ，本公開由此也是以該馬庫什組中的任意單獨成員或成員子組來描述的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，出于任意和所有目的，例如為了提供書面說明，這里公開的所有范圍也包含任意及全部可能的子范圍及其子范圍的組合。任意列出的范圍可以被容易地看作充分描述且實現(xiàn)了將該范圍至少進行二等分、三等分、四等分、五等分、十等分等。作為非限制性示例，在此所討論的每一范圍可以容易地分成下三分之一、中三分之一和上三分之一等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，所有諸如“直至”、“至少”、“大于”、“小于”之類的語言包括所列數(shù)字，并且指代了隨后可以如上所述被分成子范圍的范圍。最后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，范圍包括每一單獨數(shù)字。因此，例如具有I 3個單元的組是指具有1、2或3個單元的組。類似地,具有I 5個單元的組是指具有1、2、3、4或5個單元的組，以此類推。盡管已經(jīng)在此公開了多個方案和實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當明白其他方案和實施例。這里所公開的多個方案和實施例是出于說明性的目的，而不是限制性的，本公開的真實范圍和精神由所附權(quán)利要求表征。
權(quán)利要求
1.一種使用模擬分支預(yù)測器來提供分支預(yù)測的方法，包括 提供第一分支預(yù)測； 獲得與分支關(guān)于所述第一分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的電流近似；以及 基于至少一個電流近似來產(chǎn)生第二分支預(yù)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述電流近似是通過以下步驟獲得的 從權(quán)重的表中選擇第一向量； 從全局歷史移位寄存器中選擇第二向量； 將第一向量和第二向量從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式；以及 計算模擬向量的點積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括將偏置權(quán)重與點積相加。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，第一向量是利用散列函數(shù)從權(quán)重的表中選擇的。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，利用一個或多個二進制電流導引數(shù)模轉(zhuǎn)換器來將第一向量和第二向量轉(zhuǎn)換為模擬格式。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，點積是利用電流求和獲得的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括利用比較器將點積從模擬格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括對向量中的一個或兩個進行縮放，其中點積是基于縮放后的向量計算的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述縮放是根據(jù)等式f(i)= I/(O. 1111+0. 037 )利用縮放因子計算的，其中i是在第一向量中的位置，f(i)是縮放因子。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括基于先前預(yù)測的精確度，更新表上的向量中的一個或兩個。
11.一種處理裝置，在執(zhí)行軟件程序時，所述處理裝置被配置為 提供第一分支預(yù)測； 獲得與分支關(guān)于所述第一分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的電流近似；以及 基于至少一個電流近似來產(chǎn)生第二分支預(yù)測。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的處理裝置，其中，獲得電流近似的處理過程被配置為 從權(quán)重的表中選擇第一向量； 從全局歷史移位寄存器中選擇第二向量； 將第一向量和第二向量從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式；以及 計算模擬向量的點積。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理裝置，還被配置為將偏置權(quán)重與向量的點積相加。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理裝置，其中，第一向量是利用散列函數(shù)從權(quán)重的表中選擇的。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理裝置，其中，利用一個或多個二進制電流導引數(shù)模轉(zhuǎn)換器來將第一向量和第二向量轉(zhuǎn)換為模擬格式。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理裝置，其中，第一向量和第二向量的點積是利用電流求和獲得的。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理裝置，還被配置為利用比較器將點積從模擬格式轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的處理裝置，還被配置為基于先前預(yù)測的精確度，更新表上的向量中的一個或兩個。
19.一種計算機可訪問介質(zhì)，其上存儲有用于模擬分支預(yù)測器內(nèi)的分支預(yù)測的計算機可執(zhí)行指令，其中當處理裝置執(zhí)行指令時，所述處理裝置被配置為執(zhí)行包括下列步驟的過程 提供第一分支預(yù)測； 獲得與分支關(guān)于所述第一分支預(yù)測的相關(guān)性相關(guān)聯(lián)的權(quán)重的電流近似；以及 基于至少一個電流近似來產(chǎn)生第二分支預(yù)測。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的計算機可訪問介質(zhì)，其中，至少一個電流近似是通過以下步驟獲得的 從權(quán)重的表中選擇第一向量； 從全局歷史移位寄存器中選擇第二向量； 將第一向量和第二向量從數(shù)字格式轉(zhuǎn)換為模擬格式；以及 計算模擬向量的點積。
全文摘要
提供了能夠在例如模擬電路上利用神經(jīng)分支預(yù)測器的方法、系統(tǒng)及計算機可訪問的介質(zhì)的示例。例如，可以使用電流求和來代替?zhèn)鹘y(tǒng)神經(jīng)預(yù)測器設(shè)計中通常使用的數(shù)字點積。也可以使用縮放因子來提高預(yù)測精確度。
文檔編號G06F9/38GK102812436SQ201080023959
公開日2012年12月5日 申請日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月24日
發(fā)明者道格·伯格, 勒妮·圣阿芒 申請人:德克薩斯系統(tǒng)大學董事會