允述在超長指令字處理器中處理可變長指令的設(shè)備、方法和編譯器技術(shù)

計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，包括固定數(shù)據(jù)通路，通過控制字集控制該數(shù)據(jù)通路。每個控制字控制部分?jǐn)?shù)據(jù)通路。每組指令產(chǎn)生新的控制字集。在ＶＬＩＷ處理器的情況下，多指令封裝在一個所謂的ＶＬＩＷ指令中。ＶＬＩＷ處理器使用多個獨(dú)立的功能單元以并行執(zhí)行這些多指令。在單ＶＬＩＷ指令中，ＶＬＩＷ處理器的應(yīng)用具體域調(diào)整需要該指令具有可變需求以維持有效編碼和指令編碼，所述具有可變需求的指令的需求相對于指令所需要的能夠編碼的指令比特?cái)?shù)量而變化。本發(fā)明專利技術(shù)描述了處理設(shè)備以及用于處理數(shù)據(jù)的處理方法，其允許使用這樣的不對稱指令集。處理方法包括至少第一發(fā)送插槽（ＵＣ↓［０］）和第二發(fā)送插槽（ＵＣ↓［３］），其中每個發(fā)送插槽包括多個功能單元（ＦＵ↓［０１］－ＦＵ↓［０２］、ＦＵ↓［３０］－ＦＵ↓［３２］）。由來自第一指令（ＩｎｓｔｒＡ）的第一控制字（４１１）控制所述第一發(fā)送插槽（ＵＣ↓［０］），由來自第二指令（ＩｎｓｔｒＤ）的第二控制字（４１７）控制所述第二發(fā)送插槽，第一控制字（４１１）寬度與第二控制字（４１７）寬度不同。通過改變對應(yīng)的控制字寬度，可在ＶＬＩＷ指令中將需要不同數(shù)量比特的指令有效編碼并同時提供有效的指令解碼。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及處理設(shè)備，包括-輸入裝置，用于輸入數(shù)據(jù)；-寄存器文件，用于存儲所述輸入數(shù)據(jù)；-至少第一發(fā)和第二發(fā)送插槽(issue slot)，其中每個發(fā)送插槽包括多個功能單元；其中認(rèn)為處理設(shè)備是基于從并行執(zhí)行的指令集產(chǎn)生的控制信號來處理從寄存器文件檢索的數(shù)據(jù)，指令集包括至少第一和第二指令、由對應(yīng)于第一指令的第一控制字所控制的第一發(fā)送插槽以及由對應(yīng)于第二指令的第二控制字所控制的第二發(fā)送插槽。本專利技術(shù)還涉及用于處理數(shù)據(jù)的處理方法，所述方法包括下列步驟-在寄存器文件中存儲輸入數(shù)據(jù)；-基于從并行執(zhí)行的指令集產(chǎn)生的控制信號來處理從寄存器文件檢索的數(shù)據(jù)，指令集包括至少第一和第二指令、由對應(yīng)于第一指令的第一控制字所控制的第一發(fā)送插槽以及由對應(yīng)于第二指令的第二控制字所控制的第二發(fā)送插槽，其中第一和第二發(fā)送插槽包括多個功能單元。本專利技術(shù)還涉及編譯器程序產(chǎn)品，用于產(chǎn)生一序列指令集，配置指令集用于并行執(zhí)行，所述指令集包括至少第一指令和第二指令。本專利技術(shù)還涉及信息載體，其包括一序列指令集，配置指令集用于并行執(zhí)行，所述指令集包括至少第一和第二指令。本專利技術(shù)還涉及計(jì)算機(jī)程序，其包括計(jì)算機(jī)程序代碼裝置，用于指示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行所述方法的步驟。
技術(shù)介紹
包括固定數(shù)據(jù)通路的計(jì)算機(jī)機(jī)構(gòu)，通過控制字集控制該固定數(shù)據(jù)通路。每個控制字控制部分?jǐn)?shù)據(jù)通路，這些部分可包括寄存器地址、運(yùn)算器(ALU)的運(yùn)算碼或其它功能單元。每個指令集一般通過指令解碼器或直接通過微存儲器(即包括控制字的存儲器)產(chǎn)生新的控制字集，指令解碼器將指令的二進(jìn)制格式翻譯為對應(yīng)的控制字。一般地，控制字表示精簡指令集計(jì)算機(jī)(RISC)的操作，該操作包括操作碼、兩個操作數(shù)寄存器索引和結(jié)果寄存器索引。操作數(shù)寄存器索引和結(jié)果寄存器索引指的是寄存器文件中的寄存器。在超長指令字(VLIW)處理器的情況下，多指令封裝在一個長指令(所謂的VLIW指令)中。VLIW處理器使用多個獨(dú)立的功能單元以并行執(zhí)行這些多指令。該處理器允許在程序中采用指令級并行性，從而一次可執(zhí)行超過一條的指令。為了在VLIW處理器上運(yùn)行軟件程序，必須將該軟件程序翻譯為VLIW指令集。編譯器嘗試通過優(yōu)化并行性使執(zhí)行所述程序所需要的時間最小化。在可以并行執(zhí)行分配給單VLIW指令的指令的限制條件下，以及在數(shù)據(jù)相關(guān)性的限制條件下，編譯器將指令結(jié)合到VLIW指令中。對于數(shù)據(jù)穩(wěn)定(stationary)VLIW處理器或時間穩(wěn)定VLIW處理器而言，可以分別用兩種不同的方式實(shí)現(xiàn)指令的編碼。在數(shù)據(jù)穩(wěn)定VLIW處理器的情況下，在單VLIW指令中將與給定數(shù)據(jù)項(xiàng)上執(zhí)行的給定流水線操作相關(guān)的所有信息編碼。對于時間穩(wěn)定VLIW處理器而言，將與給定數(shù)據(jù)項(xiàng)上執(zhí)行的流水線操作相關(guān)的信息分布在不同VLIW指令中的多指令上，從而暴露程序中的所述流水線處理器。在實(shí)際應(yīng)用中，功能單元很少是一起激活的。因此，在一些VLIW處理器中，在每個VLIW指令中提供的指令比全部功能單元一起所需要的指令少。例如通過使用復(fù)用器將每條指令導(dǎo)入選擇的必須激活的功能單元。以這種方式，可以節(jié)省指令存儲器容量，而很難兼顧存儲器性能。在該結(jié)構(gòu)中，在不同的時鐘周期將指令導(dǎo)入不同的功能單元。將對應(yīng)的控制字發(fā)給VLIW發(fā)送寄存器的各自的發(fā)送插槽。每個發(fā)送插槽與一組功能單元相關(guān)聯(lián)。將特定控制字導(dǎo)入該組的功能單元中的一個與特定發(fā)送插槽相關(guān)聯(lián)的特定功能單元。VLIW指令中并行指令的編碼導(dǎo)致代碼大小的急劇增加。大的代碼大小導(dǎo)致程序存儲器成本(就所需存儲器容量和所需存儲器帶寬而言)增加。在現(xiàn)代的VLIW處理器中采用不同的方法來減少代碼大小。一個重要的例子是數(shù)據(jù)穩(wěn)定VLIW處理器中空操作(NOP)操作的緊湊表示(例如可通過附加到VLIW指令前面的特殊報頭中的單比特將NOP操作編碼)，這會導(dǎo)致壓縮的VLIW指令。由于可以用比將其它指令編碼更加緊湊的方式將一些指令編碼，在VILW指令的每個指令中仍然會浪費(fèi)指令比特。由于一些對應(yīng)的操作需要比其它操作更多的操作數(shù)或產(chǎn)生比其它操作更多的結(jié)果，或者與其它的不需要或僅需要少量立即操作數(shù)的操作相反，當(dāng)某些操作需要非常大的立即操作數(shù)時，出現(xiàn)指令的編碼效率的差別。尤其當(dāng)需要VLIW處理器的應(yīng)用域具體調(diào)整以增加VLIW處理器的效率時出現(xiàn)這些差別。可通過允許指令集中的操作(該操作會消耗多于兩個操作數(shù)和/或產(chǎn)生多于一個結(jié)果)來獲得強(qiáng)大的定制操作。在調(diào)諧而靈活的處理器中，這些復(fù)雜的操作一般與基本的操作共同存在，基本的操作只消耗兩個操作數(shù)并且只產(chǎn)生一個結(jié)果。必須找到一種有效的指令編碼以獲得緊湊的代碼大小，而不會由于可能更復(fù)雜的解碼硬件而對性能、功率和面積產(chǎn)生大的負(fù)面影響。歐洲專利1113356描述了具有固定控制字寬度的VLIW處理器，使用相同數(shù)量的比特將每條指令編碼。所述處理器包括多個執(zhí)行單元和寄存器文件。將解碼指令提供給執(zhí)行單元，將數(shù)據(jù)提供給寄存器文件或從寄存器文件提供數(shù)據(jù)。在先技術(shù)處理器的缺點(diǎn)是在單VLIW指令中不能夠有效地對指令編碼，其中所述指令具有相對于所需指令比特?cái)?shù)量的可變需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供處理設(shè)備，其允許使用指令集，同時維持有效的指令編碼和解碼，所述指令集包括強(qiáng)大的定制操作以及基本操作。通過這里提出的一種處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)本專利技術(shù)的目的，其特征在于第一控制字寬度和第二控制字寬度不同。在按照本專利技術(shù)的處理設(shè)備中，控制字寬度(即比特?cái)?shù)量)適應(yīng)于對應(yīng)的發(fā)送插槽中的多個功能單元的復(fù)雜性。通過相對寬的控制字控制具有相對復(fù)雜的功能單元(例如，需要多于兩個操作數(shù)和/或產(chǎn)生多于一個結(jié)果的功能單元)的那些發(fā)送插槽，同時通過具有相對小的控制字控制具有相對簡單的功能單元的發(fā)送插槽。以這種方式，一方面允許強(qiáng)大的定制操作和基本操作，同時VLIW指令的總大小具有相對適中的大小。通過使解碼過程適應(yīng)于控制字寬度(由于解碼硬件不太復(fù)雜，增強(qiáng)了處理設(shè)備的性能)允許有效的解碼。此外，可將處理設(shè)備設(shè)計(jì)為具有包括相對簡單的功能單元的發(fā)送插槽和包括更復(fù)雜的功能單元的發(fā)送插槽。這種結(jié)構(gòu)使處理設(shè)備的設(shè)計(jì)適應(yīng)于一給定范圍應(yīng)用的具體需要。按照本專利技術(shù)的處理設(shè)備的實(shí)施例的特征在于，所述處理設(shè)備是VLIW處理器，其中在VLIW指令中將所述指令集分組。VLIW處理器允許并行執(zhí)行多指令，這增加了操作的總體速度，同時具有相對簡單的硬件。按照本專利技術(shù)的處理設(shè)備的實(shí)施例的特征在于，VLIW指令是壓縮VLIW指令，其包括用于將NOP操作編碼的專用比特。用于將NOP操作編碼的專用比特的使用有力地減少了VLIW指令的代碼大小，從而減少了所需的存儲器容量和帶寬。按照本專利技術(shù)的處理設(shè)備的實(shí)施例還包括用于將壓縮VLIW指令解壓縮的解壓縮裝置，認(rèn)為所述解壓縮裝置是使用專用比特在控制字寬度上導(dǎo)出信息。專用比特可用于指示哪個與VLIW指令相關(guān)聯(lián)的控制字包括非NOP操作，這使所述設(shè)備有效地將VLIW指令解壓縮。按照本專利技術(shù)的處理設(shè)備的實(shí)施例的特征在于，第一和第二控制字寬度是預(yù)定值的整數(shù)倍。結(jié)果，可使解壓縮邏輯不太復(fù)雜并且使解壓縮過程更快速。按照本專利技術(shù)，一種處理方法的特征在于，第一控制字寬度與第二控制字寬度不同。該方法允許對指令有效編碼，同時維持有效的解碼過程，所述指令具有相對于需要的指令比特的數(shù)量的寬變化要求。在從屬權(quán)利要求中定義了本專利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例。權(quán)利要求本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種處理設(shè)備，包括：－輸入裝置，用于輸入數(shù)據(jù)；－寄存器文件，用于存儲所述輸入數(shù)據(jù)；－至少第一和第二發(fā)送插槽，其中每個發(fā)送插槽包括多個功能單元；其中認(rèn)為所述處理設(shè)備用于基于從并行執(zhí)行的指令集產(chǎn)生的控制信號來處理 從所述寄存器文件檢索的數(shù)據(jù)，所述指令集包括至少第一和第二指令、由對應(yīng)于所述第一指令的第一控制字控制所述第一發(fā)送插槽以及由對應(yīng)于所述第二指令的第二控制字控制所述第二發(fā)送插槽，其特征在于：所述第一控制字的寬度與所述第二控制字的寬度不同。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】EP 2002-8-16 02078393.21.一種處理設(shè)備，包括-輸入裝置，用于輸入數(shù)據(jù)；-寄存器文件，用于存儲所述輸入數(shù)據(jù)；-至少第一和第二發(fā)送插槽，其中每個發(fā)送插槽包括多個功能單元；其中認(rèn)為所述處理設(shè)備用于基于從并行執(zhí)行的指令集產(chǎn)生的控制信號來處理從所述寄存器文件檢索的數(shù)據(jù)，所述指令集包括至少第一和第二指令、由對應(yīng)于所述第一指令的第一控制字控制所述第一發(fā)送插槽以及由對應(yīng)于所述第二指令的第二控制字控制所述第二發(fā)送插槽，其特征在于所述第一控制字的寬度與所述第二控制字的寬度不同。2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述處理設(shè)備是VLIW處理器，在VLIW指令中將所述指令集分組。3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述VLIW指令是壓縮VLIW指令，其包括專用比特，用于將NOP操作編碼。4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于其包括解壓縮裝置，用于將所述壓縮VLIW指令解壓縮，其中認(rèn)為所述解壓縮裝置利用所述專用比特在所述控制字寬度導(dǎo)出信息。5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其還包括連接網(wǎng)絡(luò)，用于耦合所述寄存器文件和所述發(fā)送插槽。6.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述寄存器文件是分布式寄存器文件。7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述第一和第二控制字的寬度是預(yù)定值的整數(shù)倍。8.一種用于處理數(shù)據(jù)的處理方法，所述方法包括下列步驟-在寄存器文件中存儲輸入數(shù)據(jù)；-基于從并行執(zhí)行的指令集產(chǎn)生的控制信號來處理從所述寄存器文件檢索的數(shù)據(jù)，所述指令集包括至少第一和第二指令、由對應(yīng)于所述第一...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：JAJ萊坦，
申請(專利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：NL[荷蘭]