【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電子數字數據處理領域，具體涉及一種指令的編碼方式、運算單元、運算模塊及運算方法。
技術介紹
1、自動機是對信號序列進行處理的數學模型，是給定符號輸入，依據(可表達為一個表格的)轉移條件“跳轉”過一系列狀態的一種機器。在自動控制領域內，是指離散數字系統的動態數學模型，一種邏輯結構，一種算法或一種符號串變換。在計算機科學中自動機用作計算機和計算過程的動態數學模型，用來研究計算機的體系結構、邏輯操作、程序設計乃至計算復雜性理論。在語言學中則把自動機作為語言識別器，用來研究各種形式語言。在神經生理學中把自動機定義為神經網絡的動態模型，用來研究神經生理活動和思維規律，探索人腦的機制。在生物學中有人把自動機作為生命體的生長發育模型，研究新陳代謝和遺傳變異。在數學中則用自動機定義可計算函數，研究各種算法。自動機逐個讀取輸入中的符號，直到被完全耗盡。一旦輸入被耗盡，自動機被稱為“停止”了。自動機主要由“狀態”和狀態之間的“狀態遷移”組成。自動機“狀態”的執行，還是從一個“狀態”遷移到另一個“狀態”，通常是由通用處理器(cpu)為基礎的計算機系統(軟件程序)實現的。自動機運行所能達成的性能就取決于處理器的運算部件，算術邏輯運算單元(alu)的處理能力。
2、傳統的處理器計算單元采用簡單的標量或者向(矢)量計算架構，基本按照運算指令的要求從系統內存單元(多為dram)中讀取待處理的操作數加載到寄存器，由運算電路(如算術邏輯單元alu)進行運算得到結果，再將結果寫回系統內存單元。而在人工智能等大數據計算的過程中，很多時候需要
3、因此，如何優化對存儲系統的使用，從而減弱相應的性能瓶頸的影響，是目前需要解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提出一種指令的編碼方式、運算單元、運算模塊及運算方法，可以優化對存儲系統的使用，從而減弱相應的性能瓶頸的影響。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供了一種指令的編碼方式，所述指令應用于數字自動機狀態實現的運算單元，所述指令包括指令塊頭和位于所述指令塊頭后的指令塊體；所述指令塊體包括至少一組操作碼，所述操作碼用于表示具體的運算操作；所述指令塊頭能夠指示所述運算操作的運算類型和執行方式，所述執行方式包括重復執行和非重復執行；
3、所述指令塊頭的編碼方式為：依次排列的1比特的運算類型標識位、1比特的重復執行標識位、n比特的執行方式位，其中n為正整數；
4、所述運算類型標識位用于指示所述運算操作是否為指定的運算類型；
5、所述重復執行標識位用于指示對所述運算操作是否重復執行；
6、當所述執行方式為重復執行時，所述操作碼為一組，所述n比特的執行方式位用于指示對所述運算操作的重復執行次數；
7、當所述執行方式為非重復執行時，所述n比特的執行方式位用于指示所述操作碼的組數。
8、可選方案中，所述運算類型包括算術運算、關系運算和邏輯運算；所述算術運算包括加操作、符號取反操作、乘操作、取倒數操作；所述關系運算包括：大于操作、小于操作、等于操作、不等操作；所述邏輯運算包括：與操作、或操作、非操作；每種所述運算類型下的所述操作具有唯一的操作碼。
9、可選方案中，所述算術運算、所述關系運算和所述邏輯運算其中之一的運算操作的操作碼為2位二進制編碼，另外兩者的運算操作的操作碼為3位二進制編碼或者4位二進制編碼。
10、可選方案中，所述指定的運算類型為所述算術運算；所述算術運算的運算操作的操作碼為2位二進制編碼，所述關系運算和所述邏輯運算的運算操作的操作碼為4位二進制編碼。
11、可選方案中，所述n介于2-4之間。
12、本專利技術還提供了一種數字自動機狀態實現的運算單元，包括：
13、存儲模塊，用于存儲需要操作的指令及數據，所述指令采用上述的編碼方式；
14、處理模塊，用于對所述指令進行解析，基于解析的結果，在每個工作節拍對輸入的數據進行運算處理；
15、暫存模塊，用于暫存所述處理模塊當前工作節拍的運算結果，并在下一個工作節拍將所述運算結果輸入至所述處理模塊參與新的運算，以及在所述指令全部執行完成后，將最終計算結果輸出至所述存儲模塊。
16、可選方案中，所述處理模塊包括解碼與控制單元、不同運算類型的處理單元、第一多選一模塊；
17、所述第一多選一模塊的多個輸入端連接于所述不同運算類型的處理單元的輸出端，所述第一多選一模塊的輸出端連接于所述暫存模塊的輸入端；
18、所述解碼與控制單元用于對所述指令進行解析，判斷該指令所包含的的運算類型、執行方式、操作碼的組數或者運算操作的重復執行次數，判斷需要將暫存模塊的數據參與下一工作節拍的運算時，將所述暫存模塊的輸出輸入至所述處理單元。
19、可選方案中，所述不同運算類型的處理單元包括：算術處理單元、關系處理單元和邏輯處理單元；
20、對應的所述運算類型為算術運算、關系運算和邏輯運算。
21、可選方案中，所述處理模塊包括指令輸入端、兩個數據輸入端和數據輸出端；
22、所述指令輸入端用于輸入所述指令；
23、所述數據輸入端用于輸入待參與運算的數據；
24、所述數據輸出端用于輸出運算結果；
25、所述處理模塊的兩個數據輸入端分別通過一個第二多選一模塊輸入數據；
26、所述第二多選一模塊的兩個輸入端分別連接于所述存儲模塊和所述暫存模塊的輸出端；
27、所述解碼與控制單元用于控制所述第二多選一模塊的有效輸入端；
28、所述處理模塊的輸出與所述存儲模塊的一個輸入端連接。
29、可選方案中，所述運算單元還包括傳送模塊，所述傳送模塊與所述存儲模塊通信連接，能夠進行信息的雙向傳輸，以及所述運算單元與外部的雙向信息傳輸。
30、本專利技術還提供了一種運算方法，所需指令采用上述的指令的編碼方式，所述方法包括:
31、對所述指令進行解析，判斷該指令所包含的運算類型、執行方式、操作碼的組數或者運算操作的重復執行次數，以及該指令是否為貫續運算；
32、基于解析結果進行運算，并在判定所述指令為貫續運算時，將當前工作節拍的運算結果直接作為下一工作節拍的輸入，參與下一工作節拍的運算，直至該條指令的指令塊體中指示的運算操作被全部執行完畢。...
【技術保護點】
1.一種指令的編碼方式，所述指令應用于數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，所述指令包括指令塊頭和位于所述指令塊頭后的指令塊體；所述指令塊體包括至少一組操作碼，所述操作碼用于表示具體的運算操作；所述指令塊頭能夠指示所述運算操作的運算類型和執行方式，所述執行方式包括重復執行和非重復執行；
2.如權利要求1所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述運算類型包括算術運算、關系運算和邏輯運算；所述算術運算包括加操作、符號取反操作、乘操作、取倒數操作；所述關系運算包括：大于操作、小于操作、等于操作、不等操作；所述邏輯運算包括：與操作、或操作、非操作；每種所述運算類型下的所述運算操作具有唯一的操作碼。
3.如權利要求2所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述算術運算、所述關系運算和所述邏輯運算其中之一的運算操作的操作碼為2位二進制編碼，另外兩者的運算操作的操作碼為3位二進制編碼或者4位二進制編碼。
4.如權利要求2所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述指定的運算類型為所述算術運算；所述算術運算的運算操作的操作碼為2位二進制編碼，所述關系運算和所述邏輯運算的運
5.如權利要求1所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述N介于2-4之間。
6.一種數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，包括：
7.如權利要求6所述的數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，
8.如權利要求7所述的數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，所述不同運算類型的處理單元包括：算術處理單元、關系處理單元和邏輯處理單元；
9.如權利要求7所述的數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，所述處理模塊包括指令輸入端、兩個數據輸入端和數據輸出端；
10.如權利要求6所述的數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，所述運算單元還包括傳送模塊，所述傳送模塊與所述存儲模塊通信連接，能夠進行信息的雙向傳輸，以及所述運算單元與外部的雙向信息傳輸。
11.一種運算方法，其特征在于，所需指令采用權利要求1-5任一項所述的指令的編碼方式，所述方法包括:
12.一種運算模塊，其特征在于，包括派發結構、派發結構輸入單元、派發結構輸出單元和多個權利要求6-10所述的運算單元；
13.一種處理器，其特征在于，包括權利要求6-10任一項所述數字自動機狀態實現的運算單元或者權利要求12所述的運算模塊。
...【技術特征摘要】
1.一種指令的編碼方式，所述指令應用于數字自動機狀態實現的運算單元，其特征在于，所述指令包括指令塊頭和位于所述指令塊頭后的指令塊體；所述指令塊體包括至少一組操作碼，所述操作碼用于表示具體的運算操作；所述指令塊頭能夠指示所述運算操作的運算類型和執行方式，所述執行方式包括重復執行和非重復執行；
2.如權利要求1所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述運算類型包括算術運算、關系運算和邏輯運算；所述算術運算包括加操作、符號取反操作、乘操作、取倒數操作；所述關系運算包括：大于操作、小于操作、等于操作、不等操作；所述邏輯運算包括：與操作、或操作、非操作；每種所述運算類型下的所述運算操作具有唯一的操作碼。
3.如權利要求2所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述算術運算、所述關系運算和所述邏輯運算其中之一的運算操作的操作碼為2位二進制編碼，另外兩者的運算操作的操作碼為3位二進制編碼或者4位二進制編碼。
4.如權利要求2所述的指令的編碼方式，其特征在于，所述指定的運算類型為所述算術運算；所述算術運算的運算操作的操作碼為2位二進制編碼，所述關系運算和所述邏輯運算的運算操作的操作碼為4位二進制編碼。
5.如權利要求1所述的指令...
【專利技術屬性】
技術研發人員：游驊，
申請(專利權)人：上海攸化技術管理咨詢有限公司，
類型：發明
國別省市：
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