[發明專利]一種微內核陣列的實現方法

在審

• 申請號: 202011494721.4
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112463723A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王志平
• 申請（專利權）人: 王志平
• 主分類號: G06F15/82
• 分類號: G06F15/82;G06F15/80
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

在計算機技術中，處理器硬件與軟件之間并非涇渭分明。事實上，無論是處理器硬件還是軟件，它們都必須完成兩項基本任務，才能達成用戶的需求。這兩項任務便是：“進程處理”和“算術處理”。在計算機技術領域，存在有關于RISC和CISC的區分，事實上在于“進程處理”是計算機技術的必要條件，否則并不需要CISC。所以，可以換一個思路，即在處理器內部同時存在RISC和CISC的功能，它們之間互為寄生，但并不相互拖累。本發明技術方案所實現的便是在CISC的硬件框架內實現RISC的微系統架構，并將這種微系統矩陣化，以達到超算的需求，以兼顧通用處理器與專用處理器的功能。

技術領域

本發明涉及集成電路及計算機領域，尤其指一種微內核陣列的實現方法。

背景技術

在現有背景技術條件下，現有處理器技術中，比較難準確劃分出“進程處理”這一概念，盡管現有處理器技術具有很鮮明的RISC和CISC兩大陣營的處理器架構。但是，理論上很容易劃分出或定義出“算術處理”這一概念，如果可以很清楚地認識到處理器技術中事實上僅包含“進程處理”和“算術處理”這兩項概念，那么“進程處理”就是除“算術處理”以外的所有處理器技術的范疇。

當然，事實上現有背景技術中的兩大處理器架構的陣營中從來就沒有很清楚地意識到自己為什么是自己（RISC并不清楚自己是RISC，而CISC也并不清楚自己是CISC），僅僅是市場根據它們的指令集的繁易程度給予了這樣的劃分（所有，整個現有背景技術條件下的處理器技術更多的是先有產品后有理論基礎，這已嚴重地阻礙了處理器技術的發展）。并不否認這樣劃分的正確性，因為這是客觀存在的。但是，如果并不清楚如何會形成這樣的劃分，處理器技術的發展必然遭遇瓶頸（事實上無論是RISC或者CISC技術，都已經處于技術發展的瓶頸，而毫無發展的后勁）。

在現有背景技術中，正是“進程處理”推高了對于用戶需求的實現的難度，從而造就了面向更多的系統級的需求，需要更復雜的指令集。事實上，如果并不是由于更多系統級的需求，RISC是更優選的方案。但是，向低端市場發展的技術，其底端是很明顯的，換句話說RISC存在優化的空間，而且是日益縮小的優化空間，但實際上不存在“發展”的空間。然而，系統級的需求事實上是日益增長的，也就是說被迫成為CISC的處理器技術向上發展的空間事實上非常巨大。“進程處理”對于實現用戶需求在處理器技術中，所占據的比重事實上在增加。但是，在現有背景技術條件下，“算術處理”與“進程處理”不能很好地融合，或者說不能很好地協調，很大程度上增加了“進程處理”的難度和限制了“進程處理”技術可以發揮的空間，即在基于超長流水線才能實現的CISC架構中，流水線的硬件大部分功能必須用于“進程處理”，而用于“算術處理”的硬件很難做到更廣域范圍的擴展，且在“算術處理”中存在的小范圍的指令跳轉及迭代循環，嚴重地制約了“進程處理”在流水線硬件中實現的實際效率。

所以，在現有背景技術條件下，出現各種用于解決“算術處理”的專用內核，如GPU、NPU等其它定義的內核。但是，顯而易見，以不同類型專用內核所構建起的處理器結構，只能達到邏輯上的合理性，而不能達到物理上的合理性，存在以下幾個較大且固有的缺點：

1、專用內核所能適用的計算應用場景為特定應用場景，并不能達到通用性的應用需求。比如GPU、NPU這一類的專用處理器，對于存儲算法應用、數據庫檢索算法應用，諸如此類的應用場景將不能發揮其該有的功效。在一個通用應用場景中，集成了類似GPU和NPU這樣的專用內核的處理器，在大多數時候，其專用內核資源都處于休眠狀態。排除功耗的影響之外，這種結構的處理器，其成本所能轉為使用價值的比例較低。所以，處理器市場上一個很明顯的現象就是處理器廠商必須依賴于不停地出新才能維持市場份額。否則，很快就會被對手超越，處理器產品版本更新的頻率往往與大型軟件更新的頻率相同，甚至超過軟件版本的更新頻率。事實上，處理器產品并沒有或者說沒有主要在以性能作為競爭要點，而更像是在比誰家處理器內的硅資源更便宜；