[發明專利]具有面向全分布式超長指令字的高能效局部互連結構的裝置

有效

• 申請號: 201410185503.0
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103955353B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 楊乾明;董辛楠;文梅;任巨;張春元;施自龍;藍強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G06F15/80
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心43202
• 代理人: 郭敏

1.一種面向全分布式超長指令字的高能效局部互連結構，由n個功能單元通過局部互連網絡連接而成，n個功能單元表示為ALU0、ALU1、ALU2、…、ALUn-1；其特征在于n個功能單元通過局部互連網絡連接成對稱式的局部互連結構，即功能單元將結果輸出供給自身以及與該功能單元具有相鄰連接關系的若干個功能單元；在對稱式局部互連結構中共有n個功能單元和n條總線，采用1tok局部互連結構，k小于等于n-1；1tok局部互連結構是指功能單元ALU0的輸出端口連接到0號總線，將結果輸出至0號總線，ALU0、ALU1、ALU2、…、ALUk-1的輸入端與0號總線相連，能夠獲得0號總線上的數據，即ALU0的結果輸出可以供給ALU0、ALU1、ALU2、…、ALUk-1；功能單元ALU1的輸出端口連接到1號總線，將結果輸出至1號總線，ALU1、ALU2、ALU3、…、ALUk的輸入端與1號總線相連，能夠獲得1號總線上的數據，即ALU1的結果輸出可以供給ALU1、ALU2、ALU3、…、ALUk；功能單元ALUi的輸出端口連接到i號總線，將結果輸出至i號總線，ALUi、ALUi+1、ALUi+2、…、ALUi+k-1的輸入端與i號總線相連，能夠獲得i號總線上的數據，即ALUi的結果輸出可以供給ALUi、ALUi+1、ALUi+2、…、ALUi+k-1，其中i小于等于n-1；功能單元ALUn-2的輸出端口連接到n-2號總線，將結果輸出至n-2號總線，ALUn-2、ALUn-1、ALU0、…、ALUk-3的輸入端與n-2號總線相連，可以獲得n-2號總線上的數據，即ALUn-2的結果輸出可以供給ALUn-2、ALUn-1、ALU0、…、ALUk-3；功能單元ALUn-1的輸出端口連接到n-1號總線，ALUn-1、ALU0、ALU1、…、ALUk-2的輸入端與n-1號總線相連，可以獲得n-1號總線上的數據，即ALUn-1的結果輸出可以供給ALUn-1、ALU0、ALU1、…、ALUk-2；1tok局部互連結構的各功能單元之間采用間接通信模式，功能單元ALUi的輸入寄存器端口通過各自的k選1多路選擇器連接i號總線、i+1號總線、i+2號總線、…、i+k-1號總線；ALUi+1的輸入寄存器端口通過各自的k選1多路選擇器連接i+1號總線、i+2號總線、i+3號總線、…、i+k號總線；ALUi+2的輸入寄存器端口通過各自的k選1多路選擇器連接i+2號總線、i+3號總線、i+4號總線、…、i+k+1號總線；…；功能單元ALUi+k-1的輸入寄存器端口通過各自的k選1多路選擇器連接i+k-1號總線、i+k號總線、i+k+1號總線、…、i+2k-2號總線；功能單元ALUi+k的輸入寄存器端口通過各自的k選1多路選擇器連接i+k號總線、i+k+1號總線、i+k+2號總線、…、i+2k-1號總線；ALUi與ALUi+k-1通過i+k-1號總線互連，與ALUi+k之間沒有存在互連的總線；當ALUi和ALUi+k之間需要發生通信時，需要通過ALUi+k-1來進行；在第t拍時，首先ALUi將要進行通信傳輸的變量送到i+k-1號總線，ALUi+k-1的寄存器組通過多路選擇器從i+k-1號總線上取得要傳輸的變量，送入ALUi+k-1；在t+1拍時，ALUi+k-1功能單元執行復制操作將變量輸出到與ALUi+k互連的總線上；在t+2拍時，ALUi+k從總線上讀入需要與ALUi進行通信傳輸變量。

2.如權利要求1所述的一種面向全分布式超長指令字的高能效局部互連結構，其特征在于所述面向全分布式超長指令字的高能效局部互連結構采用的局部互連結構為1to3，1to3局部互連結構為：每個功能單元的輸入端與兩個寄存器組直接相連，從寄存器組得到操作數；每個功能單元的兩個寄存器組分別通過一個三選一多路選擇器與對應的三條總線相連，獲得總線上的數據；功能單元ALU0的輸出端與0號總線相連，可以供給ALU0、ALU1、ALU2，即ALU0、ALU1、ALU2的輸入寄存器端口通過三選一多路選擇器連接0號總線，可以獲得0號總線上的數據；功能單元ALU1的輸出端口連接到1號總線，ALU1、ALU2、ALU3的輸入寄存器端口通過三選一多路選擇器與1號總線相連，可以獲得1號總線上的數據，ALU1的結果輸出可以供給ALU1、ALU2、ALU3；功能單元ALUi的輸出端口連接到i號總線，ALUi、ALUi+1、ALUi+2的輸入寄存器端口通過三選一多路選擇器與i號總線相連，可以獲得i號總線上的數據，ALUi的結果輸出可以供給ALUi、ALUi+1、ALUi+2，其中i小于等于n-3；功能單元ALUn-2的輸出端口連接到n-2號總線，ALUn-2、ALUn-1、ALU0的輸入寄存器端口通過三選一多路選擇器與n-2號總線相連，可以獲得n-2號總線上的數據，ALUn-2的結果輸出可以供給ALUn-2、ALUn-1、ALU0；功能單元ALUn-1的輸出端口連接到n-1號總線，ALUn-1、ALU0、ALU1的輸入端口寄存器通過三選一多路選擇器與n-1號總線相連，可以獲得n-1號總線上的數據，即ALUn-1的結果輸出可以供給ALUn-1、ALU0、ALU1；在1to3局部互連結構中，每個功能單元的兩個寄存器組通過一個三選一多路選擇器與三條總線相連，通過選擇器選擇獲得的數據，功能單元之間通過間接通信模式進行通信。