[發明專利]指令調度方法以及包括指令調度單元的處理器

有效

• 申請號: 202011253606.8
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112379928B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 薛大慶;崔澤漢;胡世文;耿恒生
• 申請（專利權）人: 海光信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38;G06F9/30;G06F9/22
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 彭久云

本公開提供了一種指令調度方法以及包括指令調度單元的處理器，該方法包括：根據需要執行的第一任務產生第一微指令，其中，第一任務不需要目標操作數，第一微指令包括控制域；根據控制域進行選擇，將第一微指令分發到第一指令調度隊列；將第一微指令從第一指令調度隊列提供至第一執行部件，以進行處理，其中，第一執行部件不具有物理寄存器堆寫端口。本公開的用于處理無目標操作數的指令且不需要額外增加專屬物理寄存器堆寫端口的執行部件，不僅可以增大處理器核心的執行調度單元的整體執行帶寬，更好地支持同步多線程對執行調度單元吞吐量的需求，還能消除增加物理寄存器堆端口造成的面積需求、繞線困難，以及降低復雜繞線造成的時序約束。

技術領域

本公開的實施例涉及一種指令調度方法以及包括指令調度單元的處理器。

背景技術

處理器(例如中央處理器CPU)是電子計算機的主要設備之一，也是電腦中的核心配件，其主要功能是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。CPU是計算機中負責讀取指令，對指令譯碼并執行指令的核心部件。CPU的功效主要為處理指令、執行操作、控制時間、處理數據。

算術邏輯單元(ALU，Arithmetic?Logic?Unit)是CPU的一種執行單元，，也稱運算器，用于執行加、減、乘、除、與、或、非等指令的邏輯部件。ALU是所有中央處理器的核心組成部分。計算機運行時，運算器的操作和操作種類由控制器決定。運算器處理的數據來自存儲器或寄存器；處理后的結果數據根據目標操作數的類型，寫回存儲器，或暫時寄存在寄存器中。運算器接受控制器的命令而進行動作，即運算器所進行的全部操作都是由控制器發出的控制信號來指揮的所以它是執行部件。在各種微架構中，不同的執行部件(指令調度單元中用來進行特定邏輯運算的邏輯部件，例如根據執行目的可分為ALU與AGU等)拾取各自就緒的微指令，以進行處理。如何科學地設計高性能CPU的微架構，是提高CPU核心的執行帶寬以及滿足同步多線程對執行帶寬的需求的重要內容。

發明內容

本公開的實施例提供了一種指令調度方法以及包括指令調度單元的處理器，針對處理器在設計中對無目標操作數的指令在硬件資源分配的不完善進行了梳理，增設了用于處理無目標操作數的指令且不需要額外增加專屬物理寄存器堆(PRF)寫端口的執行部件，不僅可以增大處理器核心的執行調度單元的整體執行帶寬，更好地支持同步多線程對執行調度單元吞吐量的需求，還能消除增加PRF端口造成的面積需求、繞線困難，以及降低復雜繞線造成的時序約束。

本公開至少一實施例提供了一種指令調度方法，包括：

根據需要執行的第一任務產生第一微指令，其中，所述第一任務不需要目標操作數，所述第一微指令包括控制域；

根據所述控制域進行選擇，將所述第一微指令分發到第一指令調度隊列；

將所述第一微指令從所述第一指令調度隊列提供至第一執行部件，以進行處理，其中，所述第一執行部件不具有物理寄存器堆寫端口。

例如，在本公開至少一實施例提供的一種指令調度方法中，所述第一任務需要小于等于單個源操作數，所述第一執行部件不具有物理寄存器堆讀端口或者所述第一執行部件包括單個第一物理寄存器堆讀端口。

例如，在本公開至少一實施例提供的一種指令調度方法中，響應于需要單個源操作數，通過所述第一物理寄存器堆讀端口，從物理寄存器堆讀取所述單個源操作數。

例如，在本公開至少一實施例提供的一種指令調度方法中，通過所述第一物理寄存器堆讀端口，從物理寄存器堆讀取所述單個源操作數，包括：所述第一執行部件的所述第一物理寄存器堆讀端口和其他具有至少一個物理寄存器堆讀端口的執行部件中的一個物理寄存器堆讀端口復用從物理寄存器堆讀取的一個源操作數，使得所述第一物理寄存器堆讀端口讀取所述一個源操作數作為所述第一執行部件需要的所述單個源操作數。