嵌入式微处理器分支预测的设计与实现

针对五级流水线嵌入式微处理器的特定应用环境,对分支预测技术进行了深入研究,提出了一种新的分支预测方案。该方案兼容带缓存设计,通过扩展指令总线,在取指段提前对分支指令跳转方向和目标地址进行预测,保存可能执行而未执行的指令和地址指针以备分支预测失效时得以恢复,减少了预测失效的代价,同时保证了指令流的正确执行。研究表明,该方案硬件开销小,预测效率高,预测失效代价低。

基于布鲁姆过滤器的面向IP包识别的CPBF算法

针对现有布鲁姆过滤器在流识别应用中对每个IP包进行相同的处理,未考虑IP包识别失效代价和硬件开销的问题,提出一种面向IP包识别的算法——CPBF(Classified and Pipelined Bloom Filter).该算法通过引入IP头中服务类型作为识别失效代价的判断依据对IP包进行分类,根据分类结果采取不同数目的 Hash函数进行映射,降低高失效代价IP包的识别失效率;同时在Hash计算中采用流水机制加速识别速率;基于概率论、微分方程等相关知识对CPBF算法进行了描述和理论分析,最后在FPGA上对算法进行实现和实验.结果表明,与标准布鲁姆过滤器、多维布鲁姆过滤器相比,CPBF在具有较低的识别失效率和硬件开销的同时,也能保持较高的识别速率.