[發明專利]一種用于向量處理的確定斷言活躍元素個數的方法和裝置

有效

• 申請號: 201810714964.0
• 申請日: 2018-07-03
• 公開（公告）號: CN109032666B
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 雷國慶;鄭重;王俊輝;郭維;隋兵才;黃立波;高軍;孫彩霞;王永文
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種用于向量處理的確定斷言活躍元素個數的方法和裝置，本發明的確定斷言活躍元素個數的方法包括對微處理器指令進行譯碼；根據微處理器指令的譯碼結果來判斷微處理器指令是否為斷言活躍元素計數指令，如果為斷言活躍元素計數指令則讀取斷言寄存器的值以及斷言活躍元素所需的控制信息；根據斷言寄存器的值和斷言活躍元素所需的控制信號來獲取斷言活躍元素個數結果；將斷言活躍元素個數結果寫到對應的標量寄存器中。本發明為向量處理器中斷言活躍元素計數類指令的執行設計了執行方法和硬件裝置，能夠實現高效斷言活躍元素個數統計，具有運算速度快、邏輯實現簡單、使用靈活方便的優點。

技術領域

本發明涉及微處理器的向量處理技術，具體涉及一種用于向量處理的確定斷言活躍元素個數的方法和裝置，以支持基于斷言元素處理的向量指令執行。

背景技術

向量處理是當前微處理器進行數據處理的一種主要形式。目前主流的微處理器廠商都面向高性能計算領域提出了自己的向量處理指令和處理器。譬如：Intel公司于2016年推出了高級向量處理指令集AVX-512，目前主要用于Xeon Phi等服務器產品上；AMD公司前些年發布了基于x86架構的擴展指令集SSE5，主要用于增強其高性能計算能力；ARM公司則先后分別推出了Neon和SVE指令集，加快了進軍高性能計算的步伐。

基于斷言的向量元素處理是一種靈活的向量處理方式，廣泛應用于微處理器的向量處理技術中。假設向量長度為VL，則斷言寄存器長度為PL=VL/8，斷言寄存器的每一位對應向量寄存器的一個字節。當向量元素的大小分別為8比特、16比特、32比特和64比特時，斷言寄存器可以按照1比特、2比特、4比特和16比特同樣分為多個元素，稱為斷言元素。一般取斷言元素的最低二進制位來表示對應的向量元素是否活躍，該位為1表示元素活躍，為0則表示元素不是活躍的。斷言元素的最低位又稱為斷言位，除了斷言位以外，斷言寄存器的其它位是不需要關心的。圖1和圖2分別給出了一種向量長度為256時，元素大小分別為64和32比特時的向量寄存器元素和及其斷言寄存器的數據對應關系。圖1所示斷言寄存器的數據對應有4個64比特的向量元素0～向量元素3；圖2所示斷言寄存器的數據對應有8個32比特的向量元素0～向量元素7。

為了有效支持基于斷言的向量處理，需要根據所有元素的斷言位來統計向量中活躍元素的個數，該問題可以抽象為從一個特定的二進制數中統計1的個數的一般性問題。一種直接的方法是采用移位計數的方式，逐位判斷二進位并進行統計，但這種方式的運算速度慢，使用不夠靈活方便。為了高效進行斷言活躍元素個數的統計，需要一種運算速度快、邏輯實現簡單、使用靈活方便的方法和裝置。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種運算速度快、邏輯實現簡單、使用靈活方便的用于向量處理的確定斷言活躍元素個數的方法和裝置，能夠實現高效進行斷言活躍元素個數的統計。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種用于向量處理的確定斷言活躍元素個數的方法，實施步驟包括：

1）對微處理器指令進行譯碼；

2）根據微處理器指令的譯碼結果來判斷微處理器指令是否為斷言活躍元素計數指令，如果為斷言活躍元素計數指令則跳轉執行步驟3）；否則，進行其它指令處理，結束并退出；

3）讀取斷言寄存器的值以及斷言活躍元素所需的控制信息；

4）根據斷言寄存器的值和斷言活躍元素所需的控制信號來獲取斷言活躍元素個數結果；

5）將斷言活躍元素個數結果寫到對應的標量寄存器中，跳轉執行步驟1）。

優選地，步驟4）的詳細步驟包括：

4.1）從斷言活躍元素所需的控制信號中獲得元素大小的信息，根據元素大小信息生成斷言寄存器數據掩碼；