[發明專利]多線程寄存器映射

有效

• 申請號: 201580082261.5
• 申請日: 2015-08-18
• 公開（公告）號: CN107851006B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 希姆查·高奇曼;吳祖光;蔡衛光
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G06F9/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種處理寄存器訪問請求的系統，包括用于接收寄存器訪問請求的接口和連接到該接口的處理單元。所述處理單元基于諸如多線程(multithreading，簡稱MT)線程的架構寄存器的最近使用和/或訪問頻率的標準將架構寄存器動態地映射到物理寄存器中。所述處理單元還查找在物理寄存器中找不到匹配的寄存器訪問請求的相應架構寄存器。

背景技術

本發明在其一些實施例中涉及多線程的實現，更具體地，涉及但不限定于多線程內核中的架構寄存器管理。

CPU內核，特別是那些針對服務器市場的內核，越來越多地支持多線程(multithreading，簡稱MT)。對多線程內核的需求在所有服務器市場中一直在高速增長，特別是在橫向擴展應用(例如大數據)的背景下。

目前有三種MT實施方案：

1.細粒度MT(Fine Grain MT，簡稱FGMT)：線程以時鐘為基礎進行交織；

2.同步MT(Simultaneous MT，簡稱SMT)：線程同時運行，共享所有機器資源；

3.粗粒度MT(Coarse Grain MT，簡稱CGMT，也表示事件MT和SoE MT上的切換)：線程運行直至被某個事件阻塞(通常會導致長時間的停滯)。然后，下一個處于自然狀態的等待線程會替代該線程。

目前的MT實施方式包括：

1.英特爾的Larrabee(4路FGMT)；

2.英特爾至強服務器(2路SMT)；

3.英特爾安騰Montecito(2路CGMT)。

在MT中，每個線程承載機器的整體架構狀態。每個架構寄存器文件集(Architectural Register File Set，簡稱ARF)通常包括：

1.整數寄存器文件(例如，ARMv8采用31個寄存器，每個64位寬)；

2.浮點/SIMD寄存器文件(例如，ARMv8采用32個寄存器，每個128位寬)；

3.狀態寄存器(例如，ARMv8采用約6個寄存器，每個64位寬)；

若同一芯片支持多個線程，數量將會成倍增加。寄存器必須是可用的且易于訪問。

目前的MT實施方式使用下述策略來處理寄存器文件(register file，簡稱RF)：

1)為每個線程復制ARF。這也用于FGMT和SMT，在一些情形中，也用于CGMT(以避免長時間的切換)。復制ARF在硅面積和能量消耗方面是非常浪費的。

2)保持單個寄存器文件集并反復復制(僅適用于CGMT)。這種方法耗時，使得切換時間相當長，效率低下，并且嚴重降低性能。

發明內容

本發明的目的是改進多線程。

獨立權利要求主旨是達到該目的。從屬權利要求保護其他實施例。

本文中呈現的實施例將運行線程(即活動線程)的最近和/或經常使用的寄存器映射到物理寄存器中。所有線程的寄存器都保存在架構寄存器中，或者存儲在SRAM中。當所請求的寄存器未映射到物理寄存器時，將架構寄存器的內容存儲在已分配的物理寄存器中，并可能替換以前存儲的內容(例如，已掛起的線程)。這樣，就可以減少硅面積和能量消耗，縮短切換時間。