[發明專利]用于處理向量指令的數據處理設備和方法

有效

• 申請號: 201080025004.5
• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN102804135A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 安德里亞斯·比約克倫;埃里克·佩爾松;歐拉·休格森
• 申請（專利權）人: ARM有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/32
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 宋鶴

技術領域

本發明涉及一種用于處理向量指令的數據處理設備和方法。

背景技術

向量處理是在數據處理系統中變得越來越平常的處理技術。向量處理單元已被開發用于執行這樣的向量處理運算，并且允許同時對多個數據元素執行運算。向量處理單元提供多個并行處理通道(lane)以使得當數據元素被輸入這些并行處理通道時，可以在這些并行處理通道內并行地執行數據處理運算。這使得相比于標量處理技術能夠實現明顯的性能益處，標量處理技術需要順序地執行數據處理運算多次，其中通常對于每次迭代使用不同的數據元素。

US?2007/0250681描述了這樣的向量處理單元，在在此所描述的系統中，該向量處理單元采取執行主處理器需要的向量處理運算的協同處理器的形式。作為提供作為協同處理器的向量處理單元的替代方法，可以通過復制標準處理器的基礎架構的核心處理元件中的一部分并增加允許在這些單元中同時處理多個數據元素的特殊指令來擴展標準處理器的基礎架構。

存在可以從向量處理的使用中受益的許多種數據處理運算。例如，計算機圖形硬件和視頻游戲控制臺主要依賴于它們的架構中的向量處理器以提供高性能的圖形處理功能。

將由向量處理單元處理的數據元素通常被排列成數據元素的向量，每個向量包括多個數據元素，并且每個向量中的每個數據元素形成不同并行處理通道的輸入數據元素。

盡管以上討論的向量處理方法在輸入向量中的全部數據元素都需要經過特定數據處理運算的情形中可以產生非常顯著的性能益處，但是出現了這樣的情形，其中期望使得特定運算的執行在不同并行處理通道中是有條件的。根據這樣的方法，輸入數據元素的向量將仍然被提供給向量處理單元，但是由特定向量指令指定的運算將不一定在全部并行處理通道中被執行。

然而，將這樣的條件性編碼在定義將對輸入數據元素執行的向量運算的向量指令中是個復雜的問題，并且很有可能導致明顯增大這樣的指令的大小。因此，通常的情況是，當需要這樣的條件性時，不使用向量處理單元，而是在標量處理單元內執行一系列標量運算來對需要執行該運算的數據元素子集執行所需運算。

然而，這對性能的影響很大，并且期望即使在要求每個并行處理通道內的條件運行的情形中也允許實現使用向量處理單元的性能益處。

發明內容

從第一方面來看，本發明提供一種數據處理設備，包括：寄存器數據儲存庫，該寄存器數據儲存庫具有被布置為存儲數據元素的多個寄存器；向量處理單元，該向量處理單元用于運行向量指令序列，向量處理單元具有多個并行處理通道，并且能夠訪問寄存器數據儲存庫，以便在所述向量指令序列的運行期間從寄存器數據儲存庫讀出數據元素和向寄存器數據儲存庫寫入數據元素；跳過指示存儲裝置，該跳過指示存儲裝置用于維護所述并行處理通道的每個通道的跳過指示符；該向量處理單元，響應于所述向量指令序列內的向量跳過指令，執行更新操作，以在跳過指示存儲裝置內設置用于多個通道中的確定的一個或多個通道的跳過指示符；并且該向量處理單元響應于所述向量指令序列內的向量運算指令，對輸入到所述多個并行處理通道的數據元素并行地執行運算，但是從所述運算的執行中排除其相關聯的跳過指示符已被設置的任何通道。

根據本發明，針對每個并行處理通道維護跳過指示符。跳過指示符隨后被用來在被向量處理單元運行時導致更新操作被執行，結果，用于確定的一個或多個并行處理通道的跳過指示符被設置。

當運行向量運算指令時，向量處理單元被布置為參考每個并行處理通道的跳過指示符，并且從由向量運算指令指定的運算的執行中排除其相關聯的跳過指示符已被設置的任何通道。

因此，通過針對每個并行處理通道使用這樣的跳過指示符，并且使用向量跳過指令來設置這些跳過指示符，可以在每個并行處理通道內提供對向量運算指令的有條件的運行，而不需要修改向量運算指令本身。因此，這使得能夠實現向量處理單元的利用率的提升，這是因為給定從這些運算的執行中有選擇地排除一個或多個并行處理通道的能力，可能不得不另外以串行方式執行的運算現在可以使用向量處理單元被并行地處理。

雖然在一個實施例中，向量跳過指令的運行可以促使所有通道都經歷更新操作，而不論用于那些通道的跳過指示符是否已經被設置，但是，在一個實施例中，當運行向量跳過指令時，向量處理單元從更新操作中排除當該向量跳過指令被運行時已經被設置了的任何跳過指示符。因此，在此實施例中，當向量跳過指令被運行時已經被設置了的任何跳過指示符被從更新操作中排除，并且因此，向量跳過指令本身的應用可以被使得是有條件的。