[發明專利]具有單指令多數據處理電路的數據處理裝置

有效

• 申請號: 201410320577.0
• 申請日: 2014-07-07
• 公開（公告）號: CN104281437B
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發明（設計）人: 大衛·雷蒙德·魯茨;內爾·伯吉斯
• 申請（專利權）人: ARM有限公司
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30
• 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: 李曉冬

本發明涉及具有單指令多數據處理電路的數據處理裝置。該數據處理裝置具有：置換電路，執行用來改變至少一個源操作數的數據元素尺寸或數據元素位置的置換操作，以生成第一和第二SIMD操作數；以及SIMD處理電路，對第一和第二SIMD操作數執行SIMD操作。響應于需要置換操作的第一SIMD指令，指令解碼器控制置換電路執行置換操作，以生成第一和第二SIMD操作數，然后控制SIMD處理電路使用這些操作數執行SIMD操作。響應于不需要置換操作的第二SIMD指令，指令解碼器控制SIMD處理電路使用由該指令識別的第一和第二SIMD操作數執行SIMD操作，而不需要使它們經過置換電路。

技術領域

本發明涉及數據處理領域。更具體地，本發明涉及具有單指令多數據(SIMD)處理電路的數據處理裝置。

背景技術

一種數據處理裝置可以具有用于對包含多個數據元素的第一操作數和第二操作數執行SIMD操作的SIMD處理電路。SIMD處理電路具有多個并行的處理的通道(lane)，這些通道各自對第一操作數和第二操作數的相應數據元素執行特定操作。例如，第一操作數和第二操作數各自可以包括32位數據值，每個操作數包括4個8位數據元素。SIMD加法操作可以對各對8位數據元素并行執行4組8位加法。

有時，數據元素出現在操作數內的順序可能與將由SIMD操作結合的數據元素的順序不同，因此，在執行SIMD操作之前對數據元素執行一些重新排列可能是必要的。本技術試圖提高這種重新排列的實現，來提高SIMD處理操作的性能。

發明內容

從一個方面來看，本發明提供了一種數據處理裝置，包括：

單指令多數據(SIMD)處理電路，被配置為對包括多個數據元素的第一SIMD操作數和第二SIMD操作數執行SIMD操作，該SIMD處理電路具有多個用于處理第一SIMD操作數和第二SIMD操作數的相應數據元素的并行處理通道；

置換電路，被配置為對包括多個源數據元素的至少一個源操作數執行置換操作，以生成所述第一SIMD操作數和所述第二SIMD操作數，所述置換操作生成所述第一SIMD操作數和所述第二SIMD操作數中的至少一個，所述第一SIMD操作數和所述第二SIMD操作數中的所述至少一個與所述至少一個源操作數具有不同數據元素尺寸和不同數據元素位置中的至少一種；以及

指令解碼器，被配置為對需要由SIMD處理電路執行SIMD操作的SIMD指令進行解碼；

其中，響應于需要置換操作和識別所述至少一個源操作數的第一SIMD指令，指令解碼器被配置為控制置換電路對所述至少一個源操作數執行置換操作以生成第一SIMD操作數和第二SIMD操作數，并且，指令解碼器被配置為控制SIMD處理電路使用由置換電路生成的第一SIMD操作數和第二SIMD操作數執行SIMD操作；并且

響應于不需要置換操作和識別第一SIMD操作數和第二SIMD操作數的第二SIMD指令，指令解碼器被配置為控制SIMD處理電路使用由第二SIMD指令識別的第一SIMD操作數和第二SIMD操作數執行SIMD操作，而不需要使第一SIMD操作數和第二SIMD操作數經過置換電路。

現有的SIMD處理單元通常具有用于對兩個輸入操作數執行重新排列操作以生成與這些輸入操作數相比具有不同數據元素順序的SIMD操作數的初始階段，以便后續的處理階段然后可以對所重新排列的操作數執行SIMD操作。即使不需要重新排列，這些輸入操作數將仍經過重新排列階段，而不改變這些數據元素的位置。然而，這通常意味著需要兩個處理周期來執行所有的SIMD操作，一個用于執行重新排列，另一個用于執行SIMD操作本身。第一周期主要專用于對輸入操作數的數據元素進行復用，以便這些數據元素正確對齊以進行第二周期或進一步處理周期中的SIMD操作。然而，本技術的發明人意識到，對于許多SIMD指令，這種排列周期是不必要的。然而，在傳統的裝置中，所有的SIMD指令都要為元素重新排列付出代價。因此，大多數現有SIMD操作需要比它們需要執行的更多的周期。