[發(fā)明專利]用于在計(jì)算機(jī)組中處理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)及方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810094085.9
• 申請(qǐng)日: 2008-04-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101295242A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·W·瑞博;邁克爾·B·蒙特維利什斯凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 科技資產(chǎn)股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F9/38
• 分類號(hào): G06F9/38;G06F15/16
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陸弋;宋志強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及具有處理架構(gòu)并進(jìn)行指令處理的電計(jì)算機(jī)和數(shù)字處理系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及用于對(duì)特別支持或進(jìn)行數(shù)字傳輸操作的指令數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的這類電計(jì)算機(jī)和數(shù)字處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在計(jì)算領(lǐng)域，處理速度是非常期望的品質(zhì)，并且對(duì)創(chuàng)造更快速的計(jì)算機(jī)和處理器的探索正在進(jìn)行中。然而，行業(yè)中普遍認(rèn)為，至少對(duì)于利用目前已知的技術(shù)來(lái)提高微處理器的速度而言，微處理器速度的極限正在迅速地被接近。因此，通過(guò)在處理器之間分擔(dān)計(jì)算機(jī)任務(wù)來(lái)提高整體計(jì)算機(jī)速度的多處理器的使用，越來(lái)越受到關(guān)注。但是還通常認(rèn)為，在工作量的分擔(dān)中幾乎不可避免地存在整體效率的一些下降。也就是說(shuō)，所述多處理器的使用適用以下古老的諺語(yǔ)：僅僅由于一個(gè)人可以在60分鐘內(nèi)挖一個(gè)柱洞，并不必然得出60個(gè)人可以在1分鐘內(nèi)挖一個(gè)柱洞的結(jié)論。同樣的道理幾乎適用于任何任務(wù)的分工，處理器之間的任務(wù)分工也不例外。

當(dāng)然，正在努力使計(jì)算機(jī)處理器之間的任務(wù)分擔(dān)更加高效。正在研究和過(guò)程改進(jìn)的正是如何分配任務(wù)的問(wèn)題。本發(fā)明人在該領(lǐng)域的工作過(guò)程中觀察到，在某些場(chǎng)合下，在多CPU環(huán)境中將數(shù)據(jù)從一個(gè)CPU傳輸?shù)搅硪粋€(gè)CPU可能很麻煩。例如，如果必須將數(shù)據(jù)從一個(gè)CPU傳輸?shù)搅硪粋€(gè)CPU，且目標(biāo)CPU與源CPU之間被一個(gè)CPU隔開(kāi)，則源CPU必須將該數(shù)據(jù)成一直線直接寫入該CPU，然后，該CPU必須讀取該數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)寫入目標(biāo)CPU，然后目標(biāo)CPU必須讀取該數(shù)據(jù)。這種過(guò)程需要多次讀操作和寫操作，而且如果要傳輸大量的數(shù)據(jù)，則這么多的讀命令和寫命令可能會(huì)阻塞系統(tǒng)運(yùn)行。

為了滿足對(duì)允許同時(shí)在各種相異方向中-即在同一系統(tǒng)中任意的各個(gè)不同CPU之間-進(jìn)行若干個(gè)讀操作和寫操作的需求，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了用于多端口讀和寫操作的系統(tǒng)及方法。這些系統(tǒng)及方法處理了以上討論中的大多數(shù)所關(guān)注的問(wèn)題，但是如同任何卓越進(jìn)步那樣，這些系統(tǒng)及方法已經(jīng)引起新的難題。例如，在CPU以流水線或多維陣列的方式排列的多CPU環(huán)境中，在CPU對(duì)在先CPU而不是后續(xù)CPU進(jìn)行寫的情況下，可能會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)?？梢跃脑O(shè)計(jì)機(jī)制來(lái)防止反轉(zhuǎn)的發(fā)生，但是這些機(jī)制的實(shí)現(xiàn)必需對(duì)硬件進(jìn)行修改或進(jìn)行大量編程及CPU間的通信。作為另一個(gè)例子，目前的很多應(yīng)用需要實(shí)時(shí)處理或僅期望提高處理速度和效率。由此可見(jiàn)，對(duì)多端口讀和寫操作進(jìn)行優(yōu)化是有益的。類似的原理，既然多端口操作可用，使這些操作的建立和性能更加靈活也是有益的。

發(fā)明內(nèi)容

相應(yīng)地，本發(fā)明的目的在于提供在計(jì)算機(jī)流水線和陣列中處理數(shù)據(jù)的改進(jìn)系統(tǒng)及方法。

簡(jiǎn)言之，本發(fā)明的一方面是由計(jì)算機(jī)組處理數(shù)據(jù)的方法。該計(jì)算機(jī)組包括首計(jì)算機(jī)和末計(jì)算機(jī)，并且其中除首計(jì)算機(jī)之外的各計(jì)算機(jī)前面均置有在先計(jì)算機(jī)，除末計(jì)算機(jī)之外的各計(jì)算機(jī)后面均置有后續(xù)計(jì)算機(jī)?？梢詫⒃撨^(guò)程視為各計(jì)算機(jī)被看作當(dāng)前計(jì)算機(jī)。(a)利用當(dāng)前計(jì)算機(jī)讀取新數(shù)據(jù)。然后，(b)利用當(dāng)前計(jì)算機(jī)寫舊數(shù)據(jù)。然后，(c)在當(dāng)前計(jì)算機(jī)中處理該新數(shù)據(jù)，以生成下一次的舊數(shù)據(jù)。此后，(d)如果當(dāng)前計(jì)算機(jī)非末計(jì)算機(jī)，則將該舊數(shù)據(jù)保存在當(dāng)前計(jì)算機(jī)中。該步驟(c)可以包括執(zhí)行指令字中的若干條指令。該步驟(a)和(b)可以在單個(gè)指令字中執(zhí)行。(a)、(b)和(c)中的至少一個(gè)步驟可以異步進(jìn)行。

簡(jiǎn)言之，本發(fā)明的另一方面是處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)組。該組包括首計(jì)算機(jī)和末計(jì)算機(jī)，且其中除該首計(jì)算機(jī)之外的各計(jì)算機(jī)的前面置有在先計(jì)算機(jī)，除該末計(jì)算機(jī)之外的各計(jì)算機(jī)后面置有后續(xù)計(jì)算機(jī)。各計(jì)算機(jī)均具有通過(guò)第一數(shù)據(jù)路徑讀取新數(shù)據(jù)的讀邏輯、通過(guò)第二數(shù)據(jù)路徑寫舊數(shù)據(jù)的寫邏輯和處理該新數(shù)據(jù)以產(chǎn)生下一次的舊數(shù)據(jù)的處理邏輯。除該末計(jì)算機(jī)之外的該計(jì)算機(jī)包括存貯元件存貯該舊數(shù)據(jù)。所述寫邏輯在所述讀邏輯之后操作，且所述寫邏輯在所述處理邏輯之前操作。所述讀邏輯和所述寫邏輯可以由以單個(gè)指令字形式的程序來(lái)執(zhí)行。所述讀邏輯、所述寫邏輯和所述處理邏輯中的至少一個(gè)邏輯可以異步進(jìn)行。

本發(fā)明還提供計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)該計(jì)算機(jī)程序運(yùn)行在計(jì)算機(jī)組上時(shí)，使所述計(jì)算機(jī)組實(shí)施本發(fā)明的所述一方面的方法。該程序可以位于載體上。該載體可以是信號(hào)或存貯器。該存貯器可以是記錄介質(zhì)或其它例子中的存儲(chǔ)器裝置。

本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)勢(shì)在于，它避免了在發(fā)生從高位計(jì)算機(jī)向低位計(jì)算機(jī)寫入數(shù)據(jù)期間的反轉(zhuǎn)。

本發(fā)明實(shí)施例的另一優(yōu)勢(shì)在于，它改進(jìn)了數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)流水線或陣列的初始傳遞，從而可以更快地開(kāi)始相應(yīng)的處理。

本發(fā)明實(shí)施例的再一優(yōu)勢(shì)在于，它尤其適合于在需要向計(jì)算機(jī)組中的所有計(jì)算機(jī)提供相同的初始數(shù)據(jù)值的情況下使用。