[發明專利]數據處理器

有效

• 申請號: 201710376291.8
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107436809B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 丹尼爾·麥克納;杰弗里·托馬斯·勒利格;尤安·詹姆斯·哈伍德
• 申請（專利權）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: G06F9/50
• 分類號: G06F9/50
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

一種數據處理器包括用于從CPU中接收外部操作數據的存儲器管理單元。所述存儲器管理單元基于外部操作數據設置外部操作數據的確定性數量值。所述確定性數量值可以是活躍值或非活躍值。所述數據處理器具有用于從存儲器管理單元中接收存儲器信號的非確定性處理器塊，并且具有控制塊，所述控制塊被配置成進行以下操作：(i)如果確定性數量值是活躍值，那么將存儲器信號發送到NDP輸出端，由此繞過性能增強塊；或者(ii)如果確定性數量值是非活躍值，那么將表示響應數據的請求的存儲器信號的至少一部分發送到性能增強塊。

技術領域

本發明涉及數據處理器并且具體地說涉及包括具有非確定性的或時間可變的數據處理行為的組件的數據處理器。

背景技術

為了增大性能，現代數據處理器(包括集成電路系統，例如，“芯片上系統”(SoC))包含多層存儲器(其可以例如是多層高速緩沖存儲器或多層本地存儲器)、預提取緩沖器、分支目標緩沖器和其它此類性能增強特征。雖然這些特征可以極大地增大數據處理器的性能，但是它們這樣做的代價是確定性的降低。

在此背景下，確定性是指通過數據處理器初始的特定事件將在具體確定的時間出現的肯定。舉例來說，數據處理器可執行設計成在特定時間起始將電流脈沖供應到數據處理器外部的電子組件的軟件程序。如果可以確保電流脈沖在特定時間處以僅較小的時間誤差容限到達電子組件，那么所述過程可以被稱為具有較高程度的確定性或者是“高度確定的”。相反地，如果可以僅確保電流脈沖加上或減去較大時間誤差容限在特定時間到達，那么所述過程可以被稱為具有較低程度的確定性。

在數據處理器包括性能增強組件(例如，高速緩沖存儲器)的情況下，性能增強組件的操作可能將較大的時間不確定性引入到中通過數據處理器處理的指令可以實際在處理器外部執行的時間點中。舉例來說，處理器核心可以在兩個不同時間點處執行相同功能，并且取決于性能增強資源的當前狀態，外部指令的完成時間可能顯著地改變。在第一情形中，所述功能可以調用可以保存在高速緩沖存儲器中的數據，并且在高速緩沖存儲器實際上確實包括相關數據的情況下，數據可以快速地供應到處理器核心，由此實現外部指令的快速性能。

然而，在第二情形中，高速緩沖存儲器可以在隨后時間處并不包括相關數據。隨后，在詢問高速緩沖存儲器并且確定相關數據不存在(需要一些時間量的過程)之后，數據處理器可能因此發送相關數據的請求到主存儲器，這與訪問高速緩沖存儲器相比可能要慢的多。當相關數據最后被提供到處理器核心時，為了使得它能夠提供用于外部指令的性能，與第一情形中的相同數據的提供相比可能已經經過了相當長的時間周期。以此方式，特定數據的處理器核心調用與實際執行的外部指令之間的時間周期可以是高度可變的，也就是說，它可能呈現較低程度的確定性。

呈現較低程度的確定性的數據處理器對于許多應用程序(例如，自動應用程序)而言存在顯著的問題。舉例來說，動力系統的操作可能受益于確保的即時行為。通過內燃機中的火花塞燃燒的計時提供其具體例子，在內燃機中火花塞是通過較高程度的確定性點火的(在若干納秒的誤差容限內)，隨后可以輸送優良的燃燒效率。相反地，由數據處理器提供的具有較低程度的確定性的較大誤差容限可以基本上降低燃燒效率。增大的確定性的需要很可能隨著中央處理器單元(CPU)變得更加復雜而增大，例如，隨著CPU漸增地包括具有多個線程的多個核心。

發明內容