[發(fā)明專利]指令處理方法、指令處理系統及處理器、芯片

有效

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• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113254083B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設計）人: 李偉立;趙東艷;劉亮;劉云;張海峰;原義棟;李雷;周佳慧
• 申請（專利權）人: 北京智芯微電子科技有限公司;國網信息通信產業(yè)集團有限公司;國網寧夏電力有限公司營銷服務中心（國網寧夏電力有限公司計量中心）;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發(fā)明涉及處理器領域，提供一種指令處理方法、指令處理系統及處理器、芯片。所述指令處理方法包括：取指級取回指令并緩存；譯碼級讀取取指級緩存的指令并對讀取的指令進行譯碼處理，判斷譯碼后的指令中是否存在IT指令，在確定存在IT指令時對所述IT指令的后續(xù)相關聯的IT區(qū)塊指令進行處理；執(zhí)行級執(zhí)行譯碼后的指令，將當前執(zhí)行結果狀態(tài)信息反饋到所述譯碼級。本發(fā)明在一時鐘周期可以讀取多條指令，至少節(jié)約一個時鐘周期，提高流水線執(zhí)行效率，從而提高處理器的效率。

技術領域

本發(fā)明涉及處理器領域，具體地涉及一種指令處理方法、一種指令處理系統、一種處理器、一種芯片以及一種存儲介質。

背景技術

程序流控制類指令是處理器指令集中較為重要的指令。在ARM架構中，程序流控制類指令包括分支指令、程序調用指令、條件分支指令、比較合并條件分支指令、條件指令（即IF-THEN指令，以下簡稱IT指令）、分支表指令。IT指令執(zhí)行后，可以有1至4條后續(xù)指令根據IT指令和處理器當前狀態(tài)來進行條件執(zhí)行。一個條件區(qū)塊（即IT區(qū)塊）由IT指令和執(zhí)行的具體條件以及后面跟隨的1至4條條件執(zhí)行指令或IT區(qū)塊指令組成。所述條件執(zhí)行指令可以是數據處理指令或訪存指令。最后一條條件執(zhí)行指令還可以是條件分支指令。

ARM架構中，條件執(zhí)行指令只有在應用程序狀態(tài)寄存器（APSR）滿足當前指令的條件時才可以正常執(zhí)行，否則被當作NOP（No Operation，無操作）指令來執(zhí)行，處理器執(zhí)行該指令不產生任何效果。但是，處理器在執(zhí)行NOP指令時，依然需要正常的流水線操作（取指，譯碼，執(zhí)行等），會占用處理器的執(zhí)行時間，影響了處理器的效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施方式的目的是提供一種指令處理方法、指令處理系統、處理器、芯片以及存儲介質，以提高處理器的效率。

為了實現上述目的，本發(fā)明一方面提供一種指令處理方法，應用于處理器內部的流水線，所述指令處理方法包括：

取指級取回指令并緩存；譯碼級讀取所述取指級緩存的指令并對讀取的指令進行譯碼處理，判斷譯碼后的指令中是否存在IT指令，在確定存在IT指令時對所述IT指令的后續(xù)相關聯的IT區(qū)塊指令進行處理；執(zhí)行級執(zhí)行譯碼后的指令，將當前執(zhí)行結果狀態(tài)信息反饋到所述譯碼級。

進一步地，所述在確定存在IT指令時對所述IT指令的后續(xù)相關聯的IT區(qū)塊指令進行處理，包括：所述譯碼級在確定存在IT指令時，根據所述執(zhí)行級反饋的當前執(zhí)行結果狀態(tài)信息判斷與所述IT指令相關聯的下一條或多條IT區(qū)塊指令是否需要正常執(zhí)行；在確定與所述IT指令相關聯的下一條或多條IT區(qū)塊指令不需要正常執(zhí)行時，根據當前的譯碼處理狀態(tài)確定下一時鐘周期從所述取指級讀取指令的條數，對讀取的指令中需要正常執(zhí)行的指令進行譯碼處理。

進一步地，在確定與所述IT指令相關聯的下一條或多條IT區(qū)塊指令不需要正常執(zhí)行時：所述譯碼級根據當前的譯碼處理狀態(tài)確定下一時鐘周期從所述取指級讀取多條指令，所述多條指令中至多有一條需要正常執(zhí)行的指令；所述譯碼級僅對該條需要正常執(zhí)行的指令進行譯碼處理。

進一步地，在以下條件下，所述譯碼級根據當前的譯碼處理狀態(tài)確定下一時鐘周期從所述取指級讀取兩條指令：所述譯碼級當前正在處理IT指令或IT區(qū)塊指令，且所述取指級緩存有一條IT區(qū)塊指令和一條非IT區(qū)塊指令時，若判斷所述一條IT區(qū)塊指令不需要正常執(zhí)行，則確定下一時鐘周期從所述取指級同時讀取所述一條IT區(qū)塊指令和一條非IT區(qū)塊指令，所述譯碼級僅對所述一條非IT區(qū)塊指令進行譯碼處理。

進一步地，在以下條件下，所述譯碼級根據當前的譯碼處理狀態(tài)確定下一時鐘周期從所述取指級讀取兩條指令：所述譯碼級當前正在處理IT指令或IT區(qū)塊指令，且所述取指級緩存有兩條IT區(qū)塊指令時，若判斷所述兩條IT區(qū)塊指令中任意一條IT區(qū)塊指令不需要正常執(zhí)行，則確定下一時鐘周期從所述取指級同時讀取所述兩條IT區(qū)塊指令，所述譯碼級僅對所述兩條IT區(qū)塊指令中需要正常執(zhí)行的一條IT區(qū)塊指令進行譯碼處理。