[發明專利]帶有復制寄存器文件的VLIW處理器

無效

• 申請號: 200710086397.0
• 申請日: 2003-10-28
• 公開（公告）號: CN101097513A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: B·斯里尼瓦桑;M·J·G·貝庫伊
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正;梁永

本發明涉及一種數據處理設備，其所具有的指令字包含了用于多個并行功能部件的指令，例如超長指令字(VLIW)處理設備。

VLIW處理器包含多個能夠執行來自程序的指令的功能部件。指令以包含用于多個并行功能部件的指令的指令字的形式發出。通過寄存器文件在功能部件之間傳送操作數數據。每個寄存器文件包含一組寄存器和用于訪問選中的寄存器的多個讀和寫端口。每個功能部件(或功能部件組)耦合到不同的端口組。因而，一個功能部件能夠讀取由其它功能部件產生的操作數并寫下結果供其它功能部件使用。

實際上VLIW處理器可以包括非常多的功能部件。這使得無法耦合所有功能部件到單個寄存器文件。作為一種替代體系結構，已經提出將功能部件組織成集群。對每個集群提供一個寄存器文件，以使一個集群中的所有功能部件耦合到這個集群的端口。在這種體系結構中由某個特定功能部件產生的結果只能由與該特定功能部件同屬一個集群的功能部件從寄存器文件讀取。在這后面的思想是來自需要交換結果的不同任務的指令通常只由功能部件的子集執行，即由某一特定集群中的功能部件執行。因此那些任務不需要到集群之外的寄存器文件的連接。

不過，有時需要在不同集群的功能部件之間交換有限的操作數和結果。已經提出了多種不同的解決方案來從一個寄存器文件傳送數據到另一個寄存器文件，以使一個集群中的功能部件所產生的結果可以由別的集群中的功能部件使用。

美國專利號6,269,437公開了具有多個寄存器文件和一個復制器的處理器。該復制器執行在不同寄存器文件中指定源和目標寄存器的指令。該復制器與所述寄存器文件的讀和寫端口相耦合。該復制器響應指令而從源寄存器復制數據到目標寄存器。

當編譯該處理器的一個程序時編譯器生成用于多種不同功能部件的一個指令集合并確定分別產生和使用特定結果的指令之間的依賴關系。編譯器確定由不屬于相同集群(沒有耦合到一個共同的寄存器文件的端口)的功能部件執行的指令之間何時存在這種依賴關系。假使這樣，編譯器就為復制器生成一條指令以將生產指令的結果復制到與執行該使用指令的功能單元相耦合的寄存器文件中的一個寄存器。

這項技術對指令字的生成施加了額外的調度限制。在生產指令執行之后，必須調度復制指令，然后是使用指令。所涉及的寄存器必須至少保持分配到相關指令已經執行過為止。這降低了處理器的效率。

除了別的以外，本發明的一個目標是為使用分布在不同寄存器文件上的寄存器，具有多個能并行執行來自一個指令字的指令的功能部件的數據處理設備提高效率。

權利要求1中闡明了依照本發明的數據處理設備。依照本發明提供了一個特殊的復制寄存器文件，它充當復制功能部件的操作數源。寫到寄存器文件的寄存器中的結果被作為產生該結果的指令執行的一部分復制到復制寄存器文件，即不需要額外的指令。復制功能部件由來自指令字的指令控制。復制功能部件的指令指示哪些結果需要從復制寄存器文件復制到其它寄存器文件。

優選地，其中復制寄存器文件通過一個端口耦合鏈路與寄存器文件的至少部分端口相耦合，用于將寫入到那些端口中各端口的數據各自復制到復制寄存器文件中一個相應寄存器中，該相應寄存器的選擇依賴于該相應的寫入端口，但與用來向該相應的端口提供數據所用的寄存器地址至少部分無關。因而，對每個源寄存器文件在復制寄存器文件中只需要有限數量的復制寄存器，少于源寄存器文件中寄存器的總數。優選地，完全獨立于寄存器地址選擇復制寄存器。

原則上，寫入普通寄存器的每個結果可以被自動復制到復制寄存器文件。但是，這可能會導致覆蓋需要從復制寄存器文件復制出的先前的結果。為了限制或防止不必要的復制，依照本發明的數據處理設備的一種實施方案使用的指令包括一個指示是否必須將指令中至少一條指令的結果復制到復制寄存器文件的字段，端口耦合鏈路被安排用來根據所述字段中的值復制數據。因而，可以由程序防止不必要的覆蓋，為復制指令留下更多時間用于從復制寄存器文件復制。

本發明的主要應用是不具有耦合到相同寄存器文件的端口的功能部件的寄存器文件之間的結果復制。進一步的應用是減小寄存器使用上的壓力，即在一個寄存器文件之外臨時保存數據，以便使該寄存器文件中的寄存器可以用于其它數據。假使這樣就用復制寄存器文件保存最初寫入到一個寄存器文件隨后又被覆蓋的結果，隨后當需要該結果時可以再次寫回那個寄存器文件。寫回可以從復制寄存器文件直接進行，或者在存儲在另一寄存器文件之后或在另一寄存器文件中進行。

將用下列附圖闡明該數據處理設備的這些和其它目標以及優勢方面、數據處理的方法以及編譯指令字的方法。