[發明專利]一種支持亂序的多端口寄存器組文件的實現方法

在審

• 申請號: 201910979228.2
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110737406A
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 楊旭光;林森;伍世聰
• 申請（專利權）人: 北京芯啟科技有限公司
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 11453 北京名華博信知識產權代理有限公司
• 代理人: 李冬梅

本發明是一種支持亂序多端口寄存器組文件的實現方法，用于構成處理器微架構設計的基礎，優化順序或亂序架構的多發射多執行處理器對寄存器組文件的亂序多讀多寫問題。本發明所述寄存器組文件中包含一個特定的寫選擇控制器。本發明所述實現方法還包括一個特定的基于標識符的流水線控制機制。

技術領域

本發明屬于計算機硬件、超標量處理器設計領域，數字集成電路設計領域，具體涉及一種處理器核心微架構及寄存器組文件裝置。

背景技術

超標量處理器擁有多發射指令的硬件裝置以及多個執行單元并行執行所發射的指令，多個執行單元分別適應不用的指令功能，而各個執行過程時間也不一樣，導致同時發射的代碼，其執行結束的次序不同，造成執行后的寫回亂序現象。

還有的超標量處理器設計在指令發射階段就會引入發射的亂序，結合多執行的不同結束時間，也更普遍的造成寫回的亂序現象。

專利CN1501292A給出了比較完整的多端口寄存器組文件及其設計方法。但是該發明對于寫選擇生成器的設計過于簡單，不能處理多個寫端口同時命中同一個一般寄存器地址時的沖突問題。

專利US20110161616A1發明了一種寄存器重命名的辦法，用于多線程處理器對寄存器的管理控制，還不能完全解決單線程多執行的設計所需要的亂序處理問題。專利US20130151818A1只是對寄存器的指針進行管理，不能解決指令的亂序執行問題。

發明內容

本發明提供一種支持亂序的多端口寄存器組文件的實現方法，主要解決對于可亂序執行的超標量處理器中，多端口同時寫同一個寄存器，以及任意一個寄存器的“寫后寫”的問題。

為實現處理上述多端口亂序寫沖突的目的，本發明實施例結合處理器流水線微架構設計，提供了一種亂序多端口寫選擇控制器裝置，該多端口寫選擇控制裝置包括若干相互耦合的寫使能產生器，以及寫優先級比較器，將低優先級的寫使能關閉，從而令高優先級的數據寫入寄存器。

寫優先級比較器將對應多個端口與當前端口之間的寫地址和標識進行特定的判斷。所需判斷方法與要素還包括標識的大小與數值距離，該方法是基于本發明所提出的一套特定的標識產生機制而設計的。

本發明的效果在于：

1、簡化了超標量處理器亂序多寫回的控制復雜度

2、提高了超標量處理器性能

3、更適合在低成本嵌入式ASIC芯片上實現

附圖說明

圖1為本發明一種支持亂序的多端口寄存器組文件的硬件結構圖；

圖2為本發明所述超標量處理器流水線的結構及設計方法圖；

圖3為本發明所述指令標識符產生的邏輯流程圖；

圖4為本發明所述指令標識符大小與指令先后判斷說明圖；

圖5為本發明所述寫使能產生器的一個具體的實施例結構圖；

圖6為本發明所述寫優先比較器的一個具體的實施例結構圖；

圖7為寫使能產生器簡圖和亂序多端口與每個端口的寫使能產生器之間的連接示意圖；

圖8為本發明所述的寫端口數據選擇器。

附圖標記說明

i同時可并行發射的指令數目

m執行單元數目，讀端口數目

n寫端口數目

id本發明所述的指令標識符，當讀寫寄存器時也作為端口輸入信息，作為寫使能產生器中寫優先級比較器的輸入