[發(fā)明專利]一種提高重復(fù)程序執(zhí)行性能的軟硬件協(xié)同緩存裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010687037.1
• 申請日: 2020-07-16
• 公開（公告）號: CN111782273B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳小文;郭陽;陳紀(jì)孝;李勇;王耀華;張洋;劉暢;李晨
• 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: 周長清

本發(fā)明公開了一種提高重復(fù)程序執(zhí)行性能的軟硬件協(xié)同緩存裝置，其包括：起始寄存器，用來標(biāo)識重復(fù)程序段的起始位置；結(jié)束寄存器，用來識別重復(fù)程序段的結(jié)束位置；計數(shù)寄存器，用來存儲重復(fù)程序執(zhí)行的次數(shù)；控制邏輯單元，用來判斷重復(fù)程序段是否落入特定的地址空間，同時控制執(zhí)行包緩存開始存儲和派發(fā)執(zhí)行包，并清除起始寄存器和結(jié)束寄存器的控制位和維護計數(shù)寄存器；執(zhí)行包緩存單元，用來存儲派發(fā)到功能部件的執(zhí)行包信息；當(dāng)將重復(fù)程序段的執(zhí)行包全部緩存完后，由執(zhí)行包緩存單元直接派發(fā)執(zhí)行包到功能部件，同時暫停取指流水。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、原理簡單、適用范圍廣等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及到數(shù)字信號處理器技術(shù)領(lǐng)域，特指一種提高重復(fù)程序執(zhí)行性能的軟硬件協(xié)同緩存裝置。

背景技術(shù)

數(shù)字信號處理器(DSP)作為數(shù)字信號處理的核心，其應(yīng)用已經(jīng)廣泛深入到了航天、航空、雷達、聲納、通信、家用電器等各個領(lǐng)域，成為電子系統(tǒng)的心臟。高性能低功耗DSP的研制對推動這些領(lǐng)域技術(shù)的進步，起重要的作用。DSP可以快速的實現(xiàn)對信號的采集、變換、濾波、估值、增強、壓縮、識別等處理，以得到符合人們需要的信號形式。

VLIW體系結(jié)構(gòu)的DSP的指令特點是將固定長度的指令字段封裝成一個取指包，執(zhí)行包是由同一拍需要同時執(zhí)行的指令字段組成，長度不固定，一個取指包中可能只包含一個執(zhí)行包，也可能包含多個執(zhí)行包。一個執(zhí)行包可能只包含一個功能部件的指令，也可能包含多個功能部件的指令。

DSP應(yīng)用程序的特點是重復(fù)調(diào)用一些核心算法，這體現(xiàn)在應(yīng)用程序中存在大量的需要重復(fù)執(zhí)行的程序段，最典型的是循環(huán)程序，如for循環(huán)和while循環(huán)。代碼執(zhí)行過程中存在大量需要重復(fù)執(zhí)行的程序段對其執(zhí)行效率帶來了很大影響：一方面程序反復(fù)執(zhí)行需要重新從執(zhí)行包緩存中取指譯碼，將取指包譯碼成執(zhí)行包，帶來了不必要的功耗浪費；另一方面增加了對指令存儲的訪問次數(shù)，對于嵌入式應(yīng)用而言不僅增加了訪存延遲，更增大了訪存功耗。

軟件流水是一種提高程序執(zhí)行效率的方法，軟件流水通過重疊執(zhí)行循環(huán)的不同迭代，來加速循環(huán)的執(zhí)行和減少循環(huán)轉(zhuǎn)移的次數(shù)。模調(diào)度算法是一種重要的軟件流水算法，其核心思想是在為循環(huán)構(gòu)建出一種迭代方式，當(dāng)循環(huán)的不同迭代以一定的間隔執(zhí)行時，迭代內(nèi)和迭代間的指令間都沒有相關(guān)性違反和資源沖突出現(xiàn)。

但在現(xiàn)有技術(shù)中存在以下問題，重復(fù)執(zhí)行的程序段還是需要重新訪存取指譯碼，無形中加大了訪存延遲對程序執(zhí)行效率的影響，同時也加大了程序執(zhí)行時的功耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、原理簡單、適用范圍廣的提高重復(fù)程序執(zhí)行性能的軟硬件協(xié)同緩存裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種提高重復(fù)程序執(zhí)行性能的軟硬件協(xié)同緩存裝置，其包括：

起始寄存器，用來標(biāo)識重復(fù)程序段的起始位置；

結(jié)束寄存器，用來識別重復(fù)程序段的結(jié)束位置；

計數(shù)寄存器，用來存儲重復(fù)程序執(zhí)行的次數(shù)；

控制邏輯單元，用來判斷重復(fù)程序段是否落入特定的地址空間，同時控制執(zhí)行包緩存開始存儲和派發(fā)執(zhí)行包，并清除起始寄存器和結(jié)束寄存器的控制位和維護計數(shù)寄存器；

執(zhí)行包緩存單元，用來存儲派發(fā)到功能部件的執(zhí)行包信息；當(dāng)將重復(fù)程序段的執(zhí)行包全部緩存完后，由執(zhí)行包緩存單元直接派發(fā)執(zhí)行包到功能部件，同時暫停取指流水。

作為本發(fā)明的進一步改進：當(dāng)執(zhí)行的不是重復(fù)程序時，選擇正常取指譯碼的執(zhí)行包進行派發(fā)；當(dāng)執(zhí)行的重復(fù)程序時，直接派發(fā)執(zhí)行包緩存中的執(zhí)行包。