[發(fā)明專利]一種帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911113844.6
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110928577B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭重;孫彩霞;王俊輝;王永文;黃立波;隋兵才;郭輝;雷國慶;郭維;倪曉強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開了一種帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行方法，步驟包括從指令緩沖取出指令；將帶異常返回的向量存儲指令拆分成兩個微操作：第一個微操作為存儲操作，第二個微操作為異常信息計算操作；以微操作為單位進行譯碼、寄存器重命名、分派和執(zhí)行。第一個微操作在存儲部件執(zhí)行，從存儲中取回相應(yīng)數(shù)據(jù)，并輸出訪存異常信息。第二個微操作在計算部件執(zhí)行，接收第一個微操作的異常信息并計算新的異常寄存器值。本發(fā)明可用于亂序超標量微處理器設(shè)計中帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行，能提高帶異常返回的向量存儲指令之間的并行性、提高處理器性能、減少指令執(zhí)行通路的源寄存器個數(shù)、降低實現(xiàn)代價。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微處理器設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行方法，用于亂序超標量微處理器設(shè)計中帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行。

背景技術(shù)

在可擴展向量指令中，為了增強數(shù)據(jù)訪問的并行度，在指令集中增加了帶異常返回的向量存儲指令，記為FLoad。該類指令的特征是對數(shù)據(jù)進行前瞻訪問，如果前瞻訪問引發(fā)了異常，那么將發(fā)生異常的元素記錄下來。對于普通的指令來說，發(fā)生異常之后需要向系統(tǒng)報異常，由系統(tǒng)進行異常處理。該類指令不會報異常，而是將異常的信息記錄在相應(yīng)的異常寄存器中(Fault Register)中，記為FReg。

該指令的執(zhí)行如圖1所示，該指令除了正常的數(shù)據(jù)獲取操作之外，還需要將元素異常的信息和當前的FReg做運算，然后將結(jié)果寫入到FReg中。相比于普通向量存儲指令，該類指令實現(xiàn)的難點如下：1）多個FLoad之間由于FReg依賴必須順序執(zhí)行，如圖2所示，必須按照FLoad0、FLoad1、FLoad2的順序執(zhí)行，這樣就導(dǎo)致無法充分利用存儲系統(tǒng)的訪存并行性，造成整個處理器性能下降。2）和普通向量存儲指令相比，多一個源操作數(shù)FReg，這將導(dǎo)致整個向量存儲指令執(zhí)行的路徑上，源操作數(shù)都要增加一個通道，增加了實現(xiàn)的復(fù)雜性和硬件資源的浪費。當前對于這類帶異常返回的向量存儲指令的實現(xiàn)尚未有公開資料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行方法，可用于亂序超標量微處理器設(shè)計中帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行，本發(fā)明能夠使多個FLoad存儲操作能夠并行執(zhí)行、減少操作數(shù)通道數(shù)目，能提高帶異常返回的向量存儲指令之間的并行性、提高處理器性能、減少指令執(zhí)行通路的源寄存器個數(shù)、降低實現(xiàn)代價。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種帶異常返回的向量存儲指令的執(zhí)行方法，實施步驟包括：

1）從指令緩沖取出帶異常返回的向量存儲指令FLoad；

2）將帶異常返回的向量存儲指令FLoad拆分為兩個微操作，第一個微操作為存儲操作FLoad_t，第二個微操作為異常信息計算操作FALU；

3）以微操作為單位解析操作數(shù)信息；

4）以微操作為單位進行寄存器重命名；

5）按順序?qū)蓚€微操作分派到不同執(zhí)行部件，其中存儲操作FLoad_t被分派到存儲部件執(zhí)行，從存儲中取回相應(yīng)數(shù)據(jù)并輸出訪存異常信息FReg_tmp；異常信息計算操作FALU被分派到計算部件執(zhí)行，接收存儲操作FLoad_t的異常信息FReg_tmp并計算新的異常寄存器值FReg并輸出。

可選地，步驟2）中的存儲操作FLoad_t的指令格式為：

FLoad_t Rd, FReg_tmp, SrcA, SrcB

其中，Rd為存儲操作FLoad_t來自向量存儲指令FLoad中的目的操作數(shù)，F(xiàn)Reg_tmp為存儲操作FLoad_t的另一個目的操作數(shù)，SrcA, SrcB來自向量存儲指令FLoad中兩個源操作數(shù)，存儲操作FLoad_t的目的操作數(shù)FReg_tmp用于存儲操作FLoad_t不用對產(chǎn)生的異常信息作特別計算而是直接輸出到目的操作數(shù)FReg_tmp對應(yīng)的寄存器中。