[發明專利]基于共享寄存器和流水處理的處理器陣列

有效

• 申請號: 201310027755.6
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103106175A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 趙光煥;胡志卷;胡紅旗;劉君敏
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭微電子股份有限公司
• 主分類號: G06F15/163
• 分類號: G06F15/163
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及多處理器陣列技術，尤其涉及一種基于共享寄存器和流水處理的處理器陣列。

背景技術

多處理器系統采用兩個或多個計算處理單元，各計算處理單元可以通過總線或互聯網絡進行通信。處理器陣列則是由更多的處理器單元構成的陣列，用單一的控制部件來控制整個處理器陣列中每一處理器單元對各自的數據進行相關的運算和操作。

目前，對于實時復雜運算的需求不斷增長，特別是視頻以及人工智能方面的需求，因而要求更大規模的計算資源。但傳統的單個或是多處理器單元無法滿足如此大規模的計算需求，同時也無法滿足快速實時反應的要求。

因此，需要利用處理器陣列這樣的并行計算機硬件來提升計算效率，但是，在處理器陣列中包含的處理器單元較多時，需要一種更優的方案來使各個處理器單元協同工作。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于共享寄存器和流水處理的處理器陣列，能夠使多個處理器單元協同工作，有利于提高處理器陣列的計算效率。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種基于共享寄存器和流水處理的處理器陣列，包括：

多個處理器單元，劃分在多個流水級內，每一流水級包括一個或多個處理器單元，不同流水級之間的處理器單元相互獨立；

多個寄存器文件，分布在所述多個流水級內，每一流水級包含一個寄存器文件，同一流水級內的處理器單元通過本流水級內的寄存器文件進行數據交互，各流水級內的寄存器文件將數據逐級推移至下一流水級內的寄存器文件。

根據本發明的一個實施例，所述處理器陣列還包括：初始寄存器文件，與所述多個流水級中第一個流水級內的寄存器文件相連，用于存儲待處理的原始數據，在所述處理器陣列啟動時將所述原始數據推移至所述第一個流水級內的寄存器文件。

根據本發明的一個實施例，所述處理器陣列還包括：結果寄存器文件，與所述多個流水級中最后一個流水級內的寄存器文件相連，所述最后一個流水級內的寄存器文件將數據推移至所述結果寄存器文件。

根據本發明的一個實施例，所述處理器陣列還包括：全局流水級控制單元，用于控制所述多個流水級的啟動以及各流水級之間的轉換。

根據本發明的一個實施例，所述處理器陣列還包括：所述多個流水級具有相同的流水級時間。

根據本發明的一個實施例，相鄰流水級內的寄存器文件通過寄存器空間復制的方式傳遞數據。

根據本發明的一個實施例，所述處理器單元包括MIPS核、ARM核或DSP核。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明實施例的處理器陣列采用多個流水級的方式組織各個處理器單元，同一流水級內的處理器單元通過本流水級的寄存器文件進行數據交互，不同流水級內的處理器單元彼此之間并不直接進行通信，相鄰流水級之間通過寄存器文件進行數據的傳遞，使得整個處理器陣列能夠很好地協同工作，有利于提高運算處理效率。

附圖說明

圖1是本發明實施例處理器陣列的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護范圍。

參考圖1，本實施例的處理器陣列包括多個處理器單元PU，處理器單元PU可以是一般意義上由程序控制的邏輯單元，可以完成各種算術、邏輯、移位、乘加等運算，例如可以是MIPS核、ARM核或DSP核，但并不限于此。

各個處理器單元PU被劃分成多個流水級（Stage），分別為流水級1、流水級2……流水級N，其中N為正整數。不同流水級的處理器單元PU是相互獨立的，不能直接進行數據交互，換言之，不同流水級的處理器單元PU之間不具有直接的通信連接。

采用多個流水級的方案可以有效降低運算處理時間，能夠將需要多個周期完成的計算工作有效拆分為較短時間周期的多個流水級來處理，每個流水級同時并行、獨立工作。

每一流水級內包含一個寄存器文件，例如，流水級1內設置有流水級1寄存器文件，流水級2內設置有流水級2寄存器文件，……，流水級N內設置有流水級N寄存器文件。各個流水級之間通過寄存器文件來實現數據的傳遞。每一流水級的執行時間是啟動之前設置確定的，并且作為一個優選的實施例，所有流水級具有相同的流水級時間。統一的流水級時間可以保證流水級不會出現溢出現象。