[發明專利]信號處理設備和將信號處理結果提供給多個寄存器的方法

有效

• 申請號: 01804865.X
• 申請日: 2001-11-23
• 公開（公告）號: CN1401101A
• 公開（公告）日: 2003-03-05
• 發明（設計）人: J·A·J·萊坦;M·J·G·貝庫;A·J·濱克;J·S·H·范加格東克;J·胡格布魯格;B·梅斯曼;C·A·J·范埃克
• 申請（專利權）人: 皇家菲利浦電子有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 欒本生,王勇

本發明涉及一種信號處理設備，例如具有使用數據靜態指令編碼的大指令字的數字信號處理器，如在權利要求1的前序部分中描述的那樣。更進一步，本發明涉及將信號處理結果提供給權利要求8的前序部分中定義的多個寄存器的方法。

近年來移動無線電和互聯網應用得到了極大擴展。數字信號處理器(DSP)針對移動臺和調制解調器進行了優化。同時增長的注意力集中在基礎設備上，例如基站、交換中心、用于互聯網服務提供商的調制解調器服務器以及遠程接入服務器，所提到的僅僅是通信網絡中的少數部件。為了應付增長的用戶密度，必須開發出新的DSP，它能夠管理網絡中數量增長的連接，由此為第三代移動電信應用(UMTS)和音頻點播應用(例如壓縮音頻)提供足夠的處理資源。

在高性能DSP的開發中，焦點被集中在處理能力的提高上。這可以通過提供更高的處理器時鐘頻率或是增加額外的功能單元(也就是并行化)來實現。后一種方法基于一個程序部分中的多個局部任務的并行處理，并可以通過使用所謂的“超長指令字(VLIW)”來實現。這個VLIW的概念可以通過將幾個功能單元集成到同一芯片上來實現，由此得到一個被超長指令字控制的性能強大的處理機。這種并行指令字包含用于各個處理單元的各個指令。這種方法所面臨的難題是將一種算法拆分成可以在這種結構上被并行完成的局部任務。在嚴格考慮了處理定時的情況下，這些局部任務被分發到各個功能單元，由此實現每個單元的恒定運行速率。這個目標是通過所謂的調度來實現的，它可以由一個智能編譯器來執行。

從功能單元的處理中所得到的結果可以被存儲在分配給功能單元的相應寄存器堆中，并包含多個物理寄存器，它們可以根據一個邏輯地址而被尋址，例如一個結果寄存器索引。

各種已知的處理器使用在不同物理寄存器堆中具有相同邏輯寄存器地址的不同物理寄存器。這些寄存器被用于簡化具有單獨邏輯寄存器堆的VLIW處理器的實現。實際上，這意味著每個變量都被寫入各個物理寄存器堆中的一個寄存器。由此可以在硬件中實現廣播功能，以便于處理單獨的多端口寄存器堆的定時問題。

在其他的處理器類型中，建議使用分區寄存器堆和廣播。在這種情況下，實現廣播功能的費用很低，由于該架構基于一個時間靜態范例，它提供了一條數據通路，其中不同寄存器堆的寫端口可以選擇不同或是均等的結果總線來檢索結果。然而，這種功能在數據靜態指令編碼中是不可能的，它需要復雜的硬件來緩沖處理器的序列發生器所提供的數據通路控制信息。

群集VLIW處理器使用多個寄存器堆來存儲變量。對編譯器和/或匯編語言的程序員來說，這些寄存器堆在邏輯上是可視的。通常，一個功能單元可以只將其操作數讀出或是將其結果寫入到這些寄存器堆的一個子集中。因此，特定功能單元所需要的一個變量可以被定位在一個寄存器堆中，該寄存器堆無法被這個特定功能單元直接訪問。在這種情況下，該變量的一個副本被寫入一個可存取寄存器堆中。為了減少這種復制操作產生的開銷，在一些處理器中使用了一種廣播技術，在相同循環中把結果從特定功能單元寫入到多個寄存器堆中。這種廣播功能很容易執行，只要處理器的數據通路被以這樣一種方式來組織，即寄存器堆的寫端口可以選擇多條結果總線中的一條，功能單元的輸出端口連接到該總線以進行讀操作。然而，在一個數據靜態處理器中，這種數據通路的體系結構非常昂貴，這是因為上面提到的緩沖需要。取而代之的是，功能單元的一個輸出端口必須選擇多條結果總線中的一條，寄存器堆連接到該總線以完成寫操作。因此，提供廣播功能將導致處理器費用的不理想的增長。

因此本發明的一個目的是提供一種信號處理器設備和一種廣播方法，借助于它們來保持低的實施費用。

這個目的是通過權利要求1所定義的一種信號處理設備來實現的。更進一步，該目的是通過將信號處理結果提供給多個寄存器的方法來實現的，如在權利要求8中所定義的那樣。

因此，使用不同寄存器堆中具有相同邏輯寄存器地址的少數物理寄存器，就可以實現一種便宜形式的廣播。這樣，寄存器堆被安排在一部分堆的邏輯寄存器地址范圍與其它堆的邏輯寄存器地址范圍相重疊的地方。由于寄存器分配裝置選擇至少兩個寄存器堆并將寄存器地址提供給被選寄存器堆，因此可以取消寄存器堆之間的復制操作。功能單元的結果可以在一個單獨的處理器周期中被廣播給不同寄存器堆中的多個寄存器。實際上，廣播是通過重疊寄存器的地址空間來實現的。

按照一種有益的發展，功能單元可以被安排來為寄存器分配裝置提供相應指示。因此，寄存器分配裝置響應于接收到的指示來完成到預定寄存器堆的交換功能。