[發(fā)明專利]數(shù)據(jù)訪問和置換單元

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310617531.0
• 申請日: 2006-04-06
• 公開（公告）號: CN103744639A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設計）人: S.諾爾斯;S.菲利克斯
• 申請（專利權）人: 輝達技術英國有限公司
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G06F9/302
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 王忠忠

本申請是申請人艾色拉公司、申請日2006年4月6日的同名中國專利申請2006800112405的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及用于計算機處理器的數(shù)據(jù)處理單元、操作該數(shù)據(jù)處理單元的方法、利用用于計算機處理器的指令組的計算機程序產(chǎn)品、和指令。?

背景

數(shù)字信號處理應用代碼典型地通常把數(shù)據(jù)向量與系數(shù)向量組合在一起來對向量執(zhí)行算術處理。一個普通的例子是卷積處理，但其它向量處理也共享類似的特性。數(shù)據(jù)與系數(shù)向量的大小是變化的，并且常常是相當長的，所以，由機器嚴格完成向量功能通常是不實際的。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，代之以由機器直接對較小的向量塊進行運算的方法是實際的。

在一個已知的方法中，單指令多數(shù)據(jù)（SIMD）技術把被包含在指令中的單個運算施加到一個或多個短數(shù)據(jù)向量的每個元素上。SIMD機器的寄存器被設計成保持這樣的短的數(shù)據(jù)向量；例如，64比特寄存器可以包含四個16比特數(shù)據(jù)單元，它們形成短向量或較長向量的一部分。SIMD技術通過提高處理器的每個周期的運算，成為提高數(shù)字信號處理器性能的有效的方式。

所以，數(shù)字信號處理程序典型地使用短向量SIMD機器來執(zhí)行長向量運算。為了做到這一點，程序結構常常必須把算術運算與向量置換運算相交織。例如，為了從算法中較長的向量收集元素以作為運算對象而提供到機器的短向量數(shù)據(jù)通道；或為了把來自短向量運算的最終得到的元素分配到長向量結果中的不同的位置，向量置換可能是必須的。

概要

按照本發(fā)明的一方面，提供了用于計算機處理器的數(shù)據(jù)處理單元，該數(shù)據(jù)處理單元包括寄存器訪問裝置，它能夠響應于數(shù)據(jù)訪問指令對從計算機處理器的寄存器文件中所訪問的至少一個數(shù)據(jù)運算對象執(zhí)行置換運算，置換運算與用于數(shù)據(jù)運算對象的寄存器訪問和對數(shù)據(jù)運算對象執(zhí)行數(shù)據(jù)處理操作串行地執(zhí)行。

優(yōu)選地，數(shù)據(jù)處理單元能夠對單個向量寄存器運算對象執(zhí)行置換運算。優(yōu)選地，它還能夠對多個向量寄存器運算對象執(zhí)行組合置換運算。更優(yōu)選地，對所述多個向量寄存器運算對象的組合置換運算可以與對單個向量寄存器運算對象的置換運算同時發(fā)生。在優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)處理單元因此能夠對第一和第二運算對象或運算對象組執(zhí)行不同的置換運算。寄存器訪問裝置優(yōu)選地能夠根據(jù)被發(fā)布到計算機處理器的單個程序指令執(zhí)行與寄存器訪問串行的置換運算。在優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)處理單元能夠對單個數(shù)據(jù)處理指令的數(shù)據(jù)運算對象執(zhí)行多個接連的運算。

在所公開的實施例中，置換運算在數(shù)據(jù)處理運算之前執(zhí)行。然而，本領域技術人員將會看到，按照本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理單元可以代之以在數(shù)據(jù)處理運算執(zhí)行之后執(zhí)行置換運算。在某些實施例中，硬件提供第一置換運算，它在執(zhí)行數(shù)據(jù)處理運算之前執(zhí)行，以及提供第二置換運算，它在執(zhí)行數(shù)據(jù)處理運算之后執(zhí)行。

優(yōu)選地，置換運算的類型是根據(jù)數(shù)據(jù)處理指令的運算碼部分從多個置換運算類型中選擇的。所執(zhí)行的數(shù)據(jù)處理運算可以從一個或多個算術運算、邏輯運算、隨后的置換運算、和處理器存儲器讀出或寫入操作中進行選擇。

在所公開的實施例中，寄存器訪問裝置包括寄存器文件讀出級和縱橫復接器級（這里也稱為縱橫開關級）。在這種情形下，寄存器訪問裝置包括一組縱橫控制輸入，用于確定從多種置換運算的類型中選擇的置換運算的類型。多種置換運算的類型可包括滾動置換、分類置換、改組(shuffle)置換、廣播(broadcast)置換、選擇置換、和另一種類型的置換。置換運算的類型可以根據(jù)指令的運算碼部分從多種置換運算類型中進行選擇。即，在指令中的置換運算碼由譯碼器進行譯碼，譯碼器把一組控制輸入提供到寄存器訪問裝置的相關的輸入端。

在某些實施例中，執(zhí)行通道包括SIMD（單指令多數(shù)據(jù)）電路。

寄存器訪問裝置典型地能夠對第一對源運算對象執(zhí)行第一種類型的置換運算，和對至少一個第二源運算對象執(zhí)行第二種類型的置換運算。在優(yōu)選實施例中，執(zhí)行單元能夠實施單指令多數(shù)據(jù)執(zhí)行。例如，第一種類型的置換運算可包括來自包含滾動置換、分類置換、和改組置換的組中的置換，第二種類型的置換運算可包括廣播置換，而第一和第二種置換運算的結果都被提供到SMID執(zhí)行通道。

優(yōu)選實施例在以下方面找到具體的應用，即需要數(shù)據(jù)處理單元執(zhí)行來自一個包含快速傅利葉變換、Viterbi編碼、Turbo編碼、有限沖擊響應濾波器算法或另一種通信算法的組的算法的至少一部分。