[發明專利]支持端序不可知SIMD指令的處理器和方法

在審

• 申請號: 201610959252.6
• 申請日: 2016-11-03
• 公開（公告）號: CN107038020A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: R·J·羅扎里奧;S·蘭加納坦
• 申請（專利權）人: 想象技術有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/30;G06F15/80
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 李輝,呂俊剛

技術領域

在一個方面中，以下公開涉及微處理器微架構，在更具體的方面中，涉及微處理器存儲器存取。更具體地，設備、系統和方法涉及一種與數據處于小端序格式還是大端序(endian)格式無關的更好的管理數據的。具體地，設備、系統和方法提供單個加載指令和單個存儲指令，而與由該單個加載指令加載的或由該單個存儲指令存儲的數據中編碼的數據元素尺寸無關。

背景技術

在處理器架構和處理器架構的實施中，術語“端序”指的是計算機的存儲器中數據的排序。具體地，“端序”指的是多分量數據元素的分量元素在存儲器中儲存的相對順序。在許多實施中，各分量是字節，并且多分量數據元素是四字節或更大的數據元素。通常有兩種類型的“端序”：大和小。大端序意味著被存儲的值的最高有效部分存儲在最低(最小)存儲器地址中。相反，小端序意味著被存儲的值的最低有效部分存儲在最高(最大)存儲器地址中。例如，從字節尋址存儲器中的地址A開始，大端序機器中的4字節值0A0B0C0Dh(十六進制)會在地址A處存儲0A，在地址A+1處存儲0B，在地址A+2處存儲0C并且在地址A+3處存儲0D。相反，小端序機器會在地址A處存儲值0D，以此類推。雖然指令和數據存取這兩者必須遵守數據的儲存與檢索之間的端序規則，但存儲器中指令的布局更有可能是編譯器自動化的，而數據的儲存可以由編程器較直接地控制，由此遵守合適的端序對于數據存取可能更受到關注。

通常使用大和小端序機器這兩者。網絡字節順序是大端序。一些處理器架構僅是大端序的，而一些僅是小端序的。一些處理器架構允許任一種。MIPS精簡指令集計算(RISC)架構是這種架構的示例。

發明內容

提供該發明內容，以以簡化形式介紹概念的選擇，下面在具體實施方式中進一步描述概念。該發明內容不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或基本特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。

在一個方面中，本公開涉及一種系統(例如，被實施為處理器、多處理器系統中的處理器內核、在物理處理資源上執行的虛擬內核等)，該系統可以根據大端序或小端序規則來操作，并且利用寄存器內容執行從存儲器到寄存器的加載操作和從寄存器到存儲器的存儲操作，該寄存器內容基于系統的當前端序模式而變化。這種系統可以針對不同尺寸的元素，諸如128或更大位寬的寄存器中的字節、半字、字、和雙字長的元素)支持對寄存器的單指令多數據(SIMD)操作。該系統加載和存儲數據和/或指令，而對所加載或存儲的元素的尺寸不敏感，但對端序模式(也稱為“端序性”)敏感。因為寄存器內容基于端序模式而變化，所以至少一些SIMD操作對端序模式和操作的元素尺寸這兩者都敏感。

這種系統可以借助根據指令集架構(ISA)確定的指令來控制。根據公開的一些方面，ISA包括加載指令和存儲指令，為了對數據進行SIMD操作的目的，其可以用于從存儲器加載數據和將數據存儲到存儲器。這些加載指令和存儲指令不具有對要對這種數據執行的SIMD操作的元素尺寸敏感的變量。根據公開的一些方面，ISA包括對固定寄存器尺寸內的不同元素尺寸操作的算術操作(例如，128位寄存器中的四倍長字乘法)。這些指令指定數據元素尺寸，并且最終執行該指令的執行單元使用端序模式的指示來確定在源寄存器內何處找到用于執行該指令的特定元素。根據本公開，ISA還可以提供搜索寄存器內所指定的字節值的首次出現的指令。被設置以執行這種指令的執行單元還對端序模式敏感，使得可以標識和實施對寄存器的正確搜索順序。

附圖說明

圖1描繪了字節尋址存儲器位置的組織，其中示出了存儲器到寄存器21的小端序映射；

圖2描繪了從圖1的存儲器到寄存器中的位置的小端序(LE)映射的現有技術示例，使得最低有效字節存儲在字節的起始(右手側)，并且越來越有效的字節存儲在連續位置中，圖2還描繪了字節、半字、字等的陣列中元素的不同尺寸，其中示出了存儲器到寄存器28的大端序映射；

圖3描繪了根據不同尺寸的元素(諸如字節、半字、字、雙字)從存儲器到寄存器的大端序(BE)映射；

圖4描繪了針對加載指令對于BE和LE這兩者的操作的示例，加載指令可以用于加載SIMD操作中要使用的數據，但不指定從存儲器加載到所描繪的寄存器中的元素的尺寸；

圖5描繪了可以實施這里的公開的系統的一部分的框圖；

圖6描繪了對正在操作的寄存器的端序和寄存器中的元素的尺寸這兩者敏感的SIMD處理邏輯的示例；

圖7描繪了可以由根據本公開的系統實施的示例性處理；