[發明專利]具有多個子寄存器文件的寄存器文件

有效

• 申請號: 201410033696.8
• 申請日: 2014-01-24
• 公開（公告）號: CN103970505A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: H·杰克遜
• 申請（專利權）人: 想象力科技有限公司
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G06F9/38
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;張立達

背景技術

在現代超標量處理器中，存在大量管線，這些管線都試圖從共享寄存器文件進行讀取并寫入到共享寄存器文件。然而，在不降低時鐘速度的情況下，難于實現具有大量的讀取和寫入端口的共享寄存器文件。

解決這一問題的一種方法是實現寄存器文件高速緩存。這使用多個高速緩存（與系統中的存儲器高速緩存無關）來減小共享寄存器文件上的帶寬。在這樣的系統中，可以使用寫回高速緩存系統來降低到寄存器的寫入的數量，因為物理寄存器在退役時可以從高速緩存移除。然而，這些系統要求某種形式的管理來在高速緩存之間遷移當前沒有駐留在共享寄存器文件中的數據。

下面描述的實施例不局限于解決已知處理器的任何或所有缺點的實現。

發明內容

提供這一發明內容部分以便引入下面在具體實施方式中進一步描述的簡化形式的概念的選擇。這一發明內容部分并不意在識別請求保護的主題的關鍵特征或本質特征，也不意在在確定請求保護的主題的范圍時用作輔助。

本文描述了用于亂序處理器的被劃分為多個子寄存器文件的寄存器文件。這些寄存器文件還具有多個緩沖器，每一個緩沖器與子寄存器文件中的一個相關聯。每一個緩沖器接收并存儲目的地為相關聯的子寄存器文件的寫入操作，隨后將該寫入操作發布到所述子寄存器文件。具體地說，在每一個調度周期（例如，時鐘周期），確定在所述緩沖器中是否存在還沒有被發布到相關聯的子寄存器文件的至少一個寫入操作。如果存在，則將未發布的寫入操作中的一個發布到相關聯的子寄存器文件。每一個子寄存器文件也可以具有仲裁邏輯單元，所述仲裁邏輯單元通過優先考慮讀取操作來解決想要在相同的調度周期（例如，時鐘周期）中訪問相關聯的子寄存器文件的讀取和寫入操作之間的沖突，除非相沖突的寫入操作已經到達呈交時間。

第一方面提供一種用于亂序處理器的寄存器文件，所述寄存器文件包括：多個子寄存器文件，每一個子寄存器文件包括至少一個物理寄存器；以及多個緩沖器，每一個緩沖器與子寄存器文件相關聯并且配置為：接收并存儲目的地為相關聯的子寄存器文件的寫入操作；接收并存儲對于存儲在子寄存器文件中的每一個寫入操作的寫入值，一旦接收到了對于特定的寫入操作的寫入值，該寫入操作就變為等待寫入操作；在每一個時鐘周期，確定在緩沖器中是否存在至少一個等待寫入操作；并且如果在緩沖器中存在至少一個等待寫入操作，則選擇等待寫入操作中的一個并且將選擇的寫入操作發布到相關聯的子寄存器文件。

第二方面提供一種亂序處理器，包括：根據第一方面的寄存器文件；以及解碼和重命名級，所述解碼和重命名級配置為：接收取出的指令；對于在取出的指令的寫入操作中提到的任何架構寄存器分派子寄存器文件和分派的子寄存器文件的物理寄存器；并且使用分派的子寄存器文件的指示符和分派的物理寄存器的指示符來重命名該架構寄存器。

第三方面提供一種讀取和寫入亂序處理器的寄存器文件的方法，所述寄存器文件包括多個子寄存器文件，每一個子寄存器文件包括至少一個物理寄存器，所述方法包括：在多個緩沖器中的一個處接收目的地為相關聯的子寄存器文件的寫入操作；將接收的寫入操作存儲在所述緩沖器中；在所述緩沖器處接收對于所述寫入操作的寫入值；將接入的寫入值存儲在與所述寫入操作相關聯的緩沖器中，使所述寫入操作變為等待寫入操作；在每一個時鐘周期，確定在所述緩沖器中是否存在任何等待寫入操作；并且如果在所述緩沖器中存在至少一個等待寫入操作，則選擇所述等待寫入操作中的一個并且將其發布到所述相關聯的子寄存器文件。

本文描述的方法可以由配置有存儲在有形存儲介質上的機器可讀形式的軟件的計算機執行，例如，以包括計算機可讀程序代碼的計算機程序的形式，所述計算機程序代碼用于配置計算機來執行所述方法的組成部分，或者以包括計算機程序代碼模塊的計算機程序的形式，所述計算機程序代碼模塊適合于當在計算機上運行程序時執行本文描述的任何方法的所有步驟，并且其中所述計算機程序可以體現在計算機可讀存儲介質上。有形（或非暫態）存儲介質的示例包括磁盤、指狀驅動、存儲卡等等，且不包括傳播的信號。軟件可以適合于在并行處理器或串行處理器上執行，以使得可以按照任何適當的順序或同時執行所述方法步驟。

本文描述的硬件部件可以由非暫態計算機可讀存儲介質生成，所述非暫態計算機可讀存儲介質具有編碼在其上的計算機可讀程序代碼。