專利名稱：動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制的方法與系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種超純量微處理器(super-scalar micro-processor)；特別是有關(guān)于一種使用在動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制的方法與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了達(dá)到高性能，超純量微處理器于每一時(shí)鐘周期(clock cycle)可以執(zhí)行多重指令。此外，儲(chǔ)存裝置(例如一暫存器或一陣列)會(huì)根據(jù)時(shí)鐘周期來(lái)擷取儲(chǔ)存值。舉一較佳例子，一儲(chǔ)存裝置在一定義時(shí)鐘周期信號(hào)的上升邊緣(或下降邊緣)時(shí)，擷取一儲(chǔ)存值，然后該儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存該值直至該時(shí)鐘信號(hào)下一個(gè)上升邊緣(或下降邊緣)。
雖然指令能夠以不同的階段(stage)被予以處理，一般而言，指令的處理過(guò)程包括擷取指令、譯碼指令、執(zhí)行指令以及儲(chǔ)存該執(zhí)行結(jié)果于該指令之目的指定處。此外，每一指令可以在邏輯電路中以一管線方式處理，此處請(qǐng)參考「指令處理管線(instruction processingpipelines)」。
一超純量微處理器依序接收指令，雖然一編譯器可以由一程序重新編譯該指令的次序，而指令相依性的次序仍需一直被維持。然而，有鑒于指令按順序的執(zhí)行可以保證原始程序的完整性；反之，指令不依序執(zhí)行則有可能會(huì)改變?cè)汲绦蝾A(yù)期的功能。舉例來(lái)說(shuō)，假如以下所示的指令不依序執(zhí)行時(shí)，就會(huì)發(fā)生一相依性問(wèn)題add r0，s1，s2指令1mul O，s3，r0 指令2
其中，第一個(gè)指令(指令1)將合計(jì)儲(chǔ)存于第一來(lái)源操作數(shù)(sourceoperand)s1及第二來(lái)源操作數(shù)s2的值，并將總和儲(chǔ)存于目的暫存器r0；同時(shí)，第二個(gè)指令(指令2)會(huì)將儲(chǔ)存于第三來(lái)源操作數(shù)s3及暫存器r0的值相乘，并將其乘積儲(chǔ)存于一輸出暫存器O。據(jù)此，一來(lái)源操作數(shù)就是被該指令所運(yùn)算的值；而一目的操作數(shù)(destination operand)就是該指令的運(yùn)算結(jié)果。在上述的例子中，指令2請(qǐng)求一來(lái)源操作數(shù)(r0)，且其值決定于指令1，因此指令2可以被稱作與指令1具有一相依性(dependency)，并且直至指令1被完整執(zhí)行完畢才能被執(zhí)行。在此例中，假如其為五個(gè)時(shí)鐘周期的管線延遲時(shí)，則微處理器不能開始執(zhí)行指令2，其必須等到指令1激活后的五個(gè)時(shí)鐘周期后，才能開始執(zhí)行指令2。
一已知的方法可以被用來(lái)解決上述的延遲問(wèn)題，其以一多重執(zhí)行緒(multi-thread)方法來(lái)執(zhí)行該指令。于一實(shí)施例中，運(yùn)用一些單指令多數(shù)據(jù)(single instruction multiplex data；SIMD)微處理器，其中每一單指令多數(shù)據(jù)微處理器被用來(lái)處理相同指令的一特定數(shù)據(jù)流(datastream)。如下所示的例子，使用六個(gè)執(zhí)行緒來(lái)處理指令1及指令2，其用來(lái)解說(shuō)一單指令多數(shù)據(jù)方法，其中假設(shè)其為一五個(gè)周期算術(shù)邏輯單元延遲add str0.r0，str0.s1，str0.s2 數(shù)據(jù)流1add str1.r0，str1.s1，str1.s2 數(shù)據(jù)流2add str2.r0，str2.s1，str2.s2 數(shù)據(jù)流3add str3.r0，str3.s1，str3.s2 數(shù)據(jù)流4add str4.r0，str4.s1，str4.s2 數(shù)據(jù)流5add str5.r0，str5.s1，str5.s2 數(shù)據(jù)流6add str0.O，str0.s3，str0.r0 數(shù)據(jù)流1add str1.O，str1.s3，str1.r0 數(shù)據(jù)流2add str2.O，str2.s3，str2.r0 數(shù)據(jù)流3add str3.O，str3.s3，str3.r0 數(shù)據(jù)流4
addstr4.O，str4.s3，str4.r0數(shù)據(jù)流5addstr5.O，str5.s3，str5.r0數(shù)據(jù)流6如上例所示，六個(gè)數(shù)據(jù)流被用來(lái)處理指令1及指令2。此外，由于暫存器r0的使用，指令2與指令1具有相依性，因此在指令2被開始執(zhí)行前必須等待至少五個(gè)周期直至指令1激活。如上所述的例子，當(dāng)執(zhí)行緒的數(shù)量超過(guò)延遲周期的數(shù)量時(shí)，則相依性問(wèn)題不會(huì)產(chǎn)生。然而，算術(shù)邏輯單元(ALU)的延遲在不同的系統(tǒng)可能有其意義，且每一執(zhí)行緒需要額外的硬件來(lái)含括相關(guān)元件如輸入緩沖單元及暫存器，其所增加執(zhí)行緒數(shù)量花費(fèi)較大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種以動(dòng)態(tài)相依性監(jiān)視及控制的方法與系統(tǒng)。于本發(fā)明的一較佳實(shí)施例中，一些暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線連接至一仲裁器(arbiter)，且該仲裁器的一端依次連接至一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件，而另一端連接至一算術(shù)邏輯單元。當(dāng)一指令的目的操作數(shù)為一暫存器時(shí)，一對(duì)應(yīng)至?xí)捍嫫鞯淖R(shí)別會(huì)被載至?xí)捍嫫髯R(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線。此外，一對(duì)應(yīng)至一指令的每一來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別，會(huì)與儲(chǔ)存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的識(shí)別加以比較；當(dāng)一來(lái)源操作數(shù)與儲(chǔ)存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的識(shí)別符合時(shí)，則該算術(shù)邏輯單元不會(huì)開始執(zhí)行該指令，直至該識(shí)別不再儲(chǔ)存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線。
為了要解決相依性問(wèn)題，本發(fā)明核對(duì)每一指令的來(lái)源操作數(shù)且重新安排數(shù)據(jù)被執(zhí)行的次序。本發(fā)明通過(guò)維持相依性控制來(lái)減少閘門(gate)的數(shù)量，而無(wú)須運(yùn)用額外的執(zhí)行緒。此外，本發(fā)明中的相依性控制及監(jiān)視系統(tǒng)為動(dòng)態(tài)的，且可以放大使之容納一大范圍算術(shù)邏輯單元的延遲。


本發(fā)明的許多觀點(diǎn)可以參考以下的附圖而更加清楚的了解。相關(guān)的附圖并未依比例繪制，其作用僅在清楚表現(xiàn)本發(fā)明有關(guān)的定理。并且，使用數(shù)字來(lái)表示附圖中相對(duì)應(yīng)的部分。
圖1為根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一方塊圖，用以說(shuō)明一指令緩沖單元、一組執(zhí)行緒控制元件、一組比較器、一暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元、一仲裁器以及一算術(shù)邏輯單元。
圖2為圖1中暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元的詳細(xì)說(shuō)明。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一流程圖，用以說(shuō)明一相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)的運(yùn)作步驟。
圖中符號(hào)說(shuō)明101指令緩沖單元103A 執(zhí)行緒控制元件(TC0)103B 執(zhí)行緒控制元件(TC1)103C 執(zhí)行緒控制元件(TC2)107仲裁器108運(yùn)算模式的信號(hào)109A 比較器(Comp0)109B 比較器(Comp1)109C 比較器(Comp2)110信號(hào)111一組輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元113一組暫存器緩沖單元115算術(shù)邏輯單元117輸出119輸出200暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元201數(shù)據(jù)流
203數(shù)據(jù)流205選擇器207多路復(fù)用器209第一管線211第二管線213第三管線215第四管線217第五管線具體實(shí)施方法本發(fā)明的一些實(shí)施例會(huì)詳細(xì)描述如下。然而，除了詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以廣泛地在其它的實(shí)施例施行，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以之后的專利范圍為準(zhǔn)。再者，為提供更清楚的描述及更易理解本發(fā)明，附圖內(nèi)各部分并沒(méi)有依照其相對(duì)尺寸繪圖，某些尺寸與其它相關(guān)尺度相比已經(jīng)被夸張；不相關(guān)的細(xì)節(jié)部分也未完全繪出，以求附圖的簡(jiǎn)潔。
圖1根據(jù)本發(fā)明的相依性監(jiān)視及控制的一較佳實(shí)施例的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括一指令緩沖單元101、一組執(zhí)行緒控制元件(包含TC0、TC1及TC2，并分別標(biāo)示為103A、103B及103C)、一仲裁器107、一組比較器(包含Comp0、Comp1及Comp2，并分別標(biāo)示為109A、109B及109C)、一暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元200、一組輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元111(包含三個(gè)輸入數(shù)據(jù)流緩沖器IS0、IS1及IS2)、一組暫時(shí)暫存器緩沖單元113(包含三個(gè)暫時(shí)暫存器緩沖器TR0、TR1及TR2)以及一算術(shù)邏輯單元115。
于圖1中，該系統(tǒng)100說(shuō)明了運(yùn)用三個(gè)執(zhí)行緒的一多重執(zhí)行緒處理方法，每一執(zhí)行緒分別被103A、103B及103C的執(zhí)行緒控制元件所控制。該三個(gè)執(zhí)行緒控制元件允許同時(shí)處理三個(gè)不同的輸入數(shù)據(jù)流，而每一執(zhí)行緒控制元件獲得來(lái)自該指令緩沖單元101的指令數(shù)據(jù)流。在獲得來(lái)自該指令緩沖單元101的一指令數(shù)據(jù)流之后，一執(zhí)行緒控制元件傳送所獲得的該指令數(shù)據(jù)流的來(lái)源操作數(shù)識(shí)別與一執(zhí)行緒控制識(shí)別，到一對(duì)應(yīng)至該執(zhí)行緒控制元件的比較器。舉例來(lái)說(shuō)，在獲得一指令數(shù)據(jù)流之后，執(zhí)行緒控制元件TC0(即103A)傳送所獲得的該指令來(lái)源操作數(shù)之一個(gè)或多個(gè)識(shí)別，與執(zhí)行緒控制元件TC0之一執(zhí)行緒控制識(shí)別至比較器Comp0(即109A)。此外，每一執(zhí)行緒控制元件與每一比較器形成一雙向的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
執(zhí)行緒控制元件傳送一指令請(qǐng)求至仲裁器107。暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元200包含一組管線，其中每一管線可能包含一空值或一對(duì)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別。
當(dāng)比較器接收到一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)識(shí)別的與執(zhí)行緒控制識(shí)別時(shí)，比較器會(huì)將該一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)識(shí)別及該執(zhí)行緒控制識(shí)別，分別與每一該對(duì)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別(包含于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元200內(nèi))加以比較。
當(dāng)接收到的一對(duì)來(lái)源識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別以及一對(duì)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別(存于管線單元200內(nèi))之間發(fā)現(xiàn)為符合時(shí)，管線單元200通知比較器其已接收到符合的一對(duì)來(lái)源識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別，且比較器亦將此一符合依次通知仲裁器107。當(dāng)仲裁器107接收到來(lái)自一比較器的一符合通知時(shí)，則在時(shí)鐘周期執(zhí)行期間，仲裁器107即禁止其所對(duì)應(yīng)執(zhí)行緒控制元件的指令。由于來(lái)自對(duì)應(yīng)比較器的符合信號(hào)，當(dāng)仲裁器107禁止一執(zhí)行緒控制元件在一時(shí)鐘周期執(zhí)行該指令時(shí)，則比較器持續(xù)將該來(lái)源識(shí)別及執(zhí)行緒控制識(shí)別與管線單元200加以比較，直至該來(lái)源識(shí)別與管線單元200的內(nèi)容不再發(fā)現(xiàn)一符合為止。當(dāng)來(lái)自該執(zhí)行緒控制元件的該指令中，沒(méi)有一來(lái)源操作數(shù)識(shí)別符合管線單元200的內(nèi)容時(shí)，則仲裁器107傳送一確認(rèn)通知信號(hào)(acknowledgement signal)至該執(zhí)行緒控制元件，而該指令執(zhí)行將繼續(xù)進(jìn)行。
同時(shí)地，由于一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)符合一個(gè)或多個(gè)暫存器(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線中)，當(dāng)保持在一執(zhí)行緒控制元件中的指令在一時(shí)鐘周期被禁止執(zhí)行時(shí)，則仲裁器170可以允許保持在第二個(gè)執(zhí)行緒控制元件中的第二個(gè)指令在該時(shí)鐘周期繼續(xù)進(jìn)行，此時(shí)該第二個(gè)指令沒(méi)有一來(lái)源操作數(shù)符合任一暫存器(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線)。舉例來(lái)說(shuō)，在一時(shí)鐘周期中，當(dāng)一指令至少有一個(gè)來(lái)源操作數(shù)保持在執(zhí)行緒控制元件TC0符合至少一個(gè)存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線中的暫存器時(shí)，仲裁器170可以允許保持在執(zhí)行緒控制元件TC1的一指令在該時(shí)鐘周期繼續(xù)進(jìn)行，此時(shí)保持在執(zhí)行緒控制元件TC1中的指令沒(méi)有一來(lái)源操作數(shù)符合任一暫存器(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線)。進(jìn)一步舉例來(lái)說(shuō)，在一時(shí)鐘周期中，當(dāng)保持在執(zhí)行緒控制元件TC0及TC1的兩指令中，有至少一個(gè)來(lái)源操作數(shù)符合存于該管線中一個(gè)或多個(gè)的暫存器時(shí)，仲裁器170可以允許保持在執(zhí)行緒控制元件TC2的一第三個(gè)指令在該時(shí)鐘周期繼續(xù)進(jìn)行；此時(shí)，保持在執(zhí)行緒控制元件TC2中的指令沒(méi)有一來(lái)源操作數(shù)符合任一暫存器(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線)。同樣地，在一時(shí)鐘周期中，當(dāng)保持在該組執(zhí)行緒控制元件中的所有指令有至少一個(gè)來(lái)源操作數(shù)符合存于該管線中的一暫存器時(shí)，仲裁器170在該時(shí)鐘周期不同意任一該指令請(qǐng)求；然而，當(dāng)至少一個(gè)該組執(zhí)行緒控制元件中有一指令其來(lái)源操作數(shù)不符合任一該暫存器(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線)時(shí)，仲裁器170僅同意一指令請(qǐng)求。
當(dāng)仲裁器107同意來(lái)自一執(zhí)行緒控制單元的一指令請(qǐng)求時(shí)，仲裁器107會(huì)繼續(xù)進(jìn)行傳送對(duì)應(yīng)至該指令的操作數(shù)之一個(gè)或多個(gè)地址的處理，以便送至輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元111及(或)暫存器緩沖單元113。此外，仲裁器107是否傳送地址信號(hào)至輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元111、或傳送至?xí)捍嫫骶彌_單元113亦或是包含兩者，其根據(jù)任一該指令操作數(shù)是否儲(chǔ)存于一暫存器而定。輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元111及(或)暫存器緩沖單元113會(huì)把接收自仲裁器107數(shù)據(jù)安置至一些地址，并傳送該數(shù)據(jù)至算術(shù)邏輯單元115。算術(shù)邏輯單元115會(huì)接收來(lái)自輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元111及(或)暫存器緩沖單元113一指令的操作數(shù)數(shù)據(jù)，以及來(lái)自仲裁器107一運(yùn)算模式的信號(hào)108(例如相加、相乘等)，并繼續(xù)完成該指令。此外，算術(shù)邏輯單元115會(huì)產(chǎn)生輸出117或輸出119。當(dāng)目的操作數(shù)為一暫存器時(shí)，則該輸出可能會(huì)被傳送至系統(tǒng)中另一區(qū)塊(亦即輸出117)，或者被傳送至?xí)捍嫫骶彌_單元113(亦即輸出119)。
圖2為暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元200的詳細(xì)說(shuō)明。管線單元200以一五個(gè)周期的算術(shù)邏輯單元延遲來(lái)作為說(shuō)明，其包括一多路復(fù)用器207、一第一管線209、一第二管線211、一第三管線213、一第四管線215以及一第五管線217。
如圖2所示，多路復(fù)用器207以一信道(gateway)運(yùn)行于暫存器管線(209、211、213、215及217)，以及除了選擇器205外，還包含兩個(gè)選擇信號(hào)(分別是數(shù)據(jù)流201、數(shù)據(jù)流203)。此外，選擇器205接收來(lái)自仲裁器107的一信號(hào)110(如圖1所示)，其通過(guò)仲裁器107(包含當(dāng)一目的操作數(shù)為一暫存器的情形)來(lái)指示指令是否要繼續(xù)被執(zhí)行。于一較佳實(shí)施例中，當(dāng)指令之目的操作數(shù)為一暫存器時(shí)，則多路復(fù)用器207選擇數(shù)據(jù)流203做為管線209的輸入，其中數(shù)據(jù)流203包含對(duì)應(yīng)至?xí)捍嫫鞯囊蛔R(shí)別。反之，當(dāng)指令的目的操作數(shù)不是一暫存器時(shí)，則多路復(fù)用器207選擇數(shù)據(jù)流201做為管線209的輸入，其中數(shù)據(jù)流201包含一空值。
此外，暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線以一串聯(lián)的方式連接而成，且每一管線中的內(nèi)容(例如一空值或一對(duì)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別)在時(shí)鐘信號(hào)CLK的時(shí)鐘計(jì)時(shí)期間，由一個(gè)傳至下一個(gè)。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)管線209于時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升邊緣(或下降邊緣)時(shí)，去擷取一第一暫存器識(shí)別的值；然后，當(dāng)該第一暫存器識(shí)別數(shù)據(jù)被傳至管線211儲(chǔ)存該值時(shí)，管線209則儲(chǔ)存第一暫存器識(shí)別的值，直至該時(shí)鐘信號(hào)下一個(gè)時(shí)鐘周期的上升邊緣(或下降邊緣)。同時(shí)地，除了管線217以外，其余的管線在時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升邊緣(或下降邊緣)傳送每一內(nèi)容至下一管線(例如211至213、213至215、215至217)。管線217的內(nèi)容則于時(shí)鐘信號(hào)CLK的上升邊緣(或下降邊緣)，由暫存器管線中被釋放。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一較佳實(shí)施例的一流程圖，用以說(shuō)明一相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)的運(yùn)作步驟。首先，于步驟301中，一執(zhí)行緒控制元件如執(zhí)行緒控制元件TC0(標(biāo)示為103A，如圖1所示)擷取來(lái)自一指令緩沖單元(例如，圖1所示的緩沖單元101)的一指令。
接著，于步驟303中，執(zhí)行緒控制元件傳送一指令請(qǐng)求至一仲裁器(例如圖1所示的仲裁器107)。此外，于步驟303中，執(zhí)行緒控制單元會(huì)將其所擷取指令的來(lái)源操作數(shù)識(shí)別與執(zhí)行緒控制元件的一執(zhí)行緒控制識(shí)別一起傳送到一對(duì)應(yīng)至該執(zhí)行緒控制元件的比較器。于步驟305中，比較器會(huì)將每一來(lái)源操作數(shù)識(shí)別及來(lái)自該執(zhí)行緒控制元件所接收的該執(zhí)行緒控制識(shí)別，與一組串聯(lián)的暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線加以比較。當(dāng)沒(méi)有任何一來(lái)源操作數(shù)識(shí)別符合暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的內(nèi)容時(shí)，則仲裁器同意該指令請(qǐng)求，并傳送一確認(rèn)通知至執(zhí)行緒控制元件(于步驟308中)。于步驟310中，當(dāng)目的操作數(shù)為一暫存器時(shí)，則仲裁器會(huì)將目的操作數(shù)識(shí)別與執(zhí)行緒控制元件的執(zhí)行緒控制識(shí)別，一起寫入至串聯(lián)的暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的第一管線。
回到圖3所示的步驟307，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別對(duì)，其符合一個(gè)或多個(gè)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別對(duì)(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線)時(shí)，則仲裁器禁止同意來(lái)自執(zhí)行緒控制元件于步驟309的指令請(qǐng)求。此外，于步驟311中，比較器會(huì)在下一時(shí)鐘周期中，將每一來(lái)源操作數(shù)識(shí)別及該執(zhí)行緒控制識(shí)別，與該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的內(nèi)容再次加以比較。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別對(duì)，其仍舊符合一個(gè)或多個(gè)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別對(duì)(存于該暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線)時(shí)，則步驟311會(huì)重新回到步驟309。反之，當(dāng)沒(méi)有任何一來(lái)源操作數(shù)識(shí)別在該時(shí)鐘周期符合暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的內(nèi)容時(shí)，則仲裁器會(huì)同意該指令請(qǐng)求，并傳送一確認(rèn)通知至該執(zhí)行緒控制元件(于步驟308中)。于步驟310中，當(dāng)目的操作數(shù)為一暫存器時(shí)，仲裁器會(huì)將目的操作數(shù)識(shí)別與來(lái)自執(zhí)行緒控制元件的該執(zhí)行緒控制識(shí)別，一起寫入至串聯(lián)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線的第一管線。
需要強(qiáng)調(diào)的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本發(fā)明的請(qǐng)求專利權(quán)利；同時(shí)以上的描述對(duì)于熟知本技術(shù)領(lǐng)域的專門人士應(yīng)可明了及實(shí)施，因此其它未脫離本發(fā)明所揭露之精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在所述的請(qǐng)求專利范圍中。
舉例來(lái)說(shuō)，雖然圖1說(shuō)明了三個(gè)執(zhí)行緒控制元件及三個(gè)比較器，然而執(zhí)行緒控制元件的數(shù)量會(huì)隨著運(yùn)用于一多重執(zhí)行緒系統(tǒng)中執(zhí)行緒的數(shù)量而成比例變化，而比較器的數(shù)量則是直接隨著執(zhí)行緒控制元件的數(shù)量而成比例變化，其中每一比較器與每一執(zhí)行緒控制元件組成一對(duì)一對(duì)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。此外，圖1說(shuō)明了三個(gè)輸入數(shù)據(jù)流緩沖器(即IS0、IS1及IS2)，亦說(shuō)明了三個(gè)暫存器緩沖器(即TR0、TR1及TR2)。于一可供選擇的實(shí)施例中，緩沖單元111中個(gè)別緩沖器的數(shù)量以及緩沖單元113中個(gè)別緩沖器的數(shù)量則是直接隨著運(yùn)用于一多重執(zhí)行緒系統(tǒng)中的執(zhí)行緒數(shù)量而成比例變化。舉例來(lái)說(shuō)，一系統(tǒng)中包含一額外的執(zhí)行緒將會(huì)分別增加緩沖單元111與緩沖單元113中一輸入數(shù)據(jù)流緩沖器與一暫存器緩沖器。
此外，圖2說(shuō)明了一暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線單元200，其包含對(duì)應(yīng)至五個(gè)算術(shù)邏輯單元延遲周期的五個(gè)個(gè)別的管線。于一可供選擇的實(shí)施例中，管線單元200中管線的數(shù)量直接隨著算術(shù)邏輯單元延遲周期的數(shù)量而成比例變化。舉例來(lái)說(shuō)，管線單元200是可數(shù)量化的，對(duì)于一具有六個(gè)延遲周期之指令相依性的系統(tǒng)而言，其可以如圖2中所示通過(guò)合并一額外的管線至管線單元200中來(lái)加以監(jiān)視及控制。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其特征在于，包括擷取一指令于一執(zhí)行緒控制元件中；比較該指令的一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別與一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別，其中每一該一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別儲(chǔ)存于一組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器識(shí)別管線之一個(gè)暫存器識(shí)別管線中；及核對(duì)任一該一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別是否符合任一該一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別。
2.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中該一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別沒(méi)有與任何該一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別相符合。
3.如權(quán)利要求2所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一指令開始執(zhí)行的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一核對(duì)該指令之一目的操作數(shù)是否為一暫存器的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中該核對(duì)結(jié)果顯示該目的操作數(shù)不是一暫存器。
6.如權(quán)利要求5所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一寫入一空值至該組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器管線中之一第一管線的步驟。
7.如權(quán)利要求4所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中該核對(duì)結(jié)果顯示該目的操作數(shù)為一暫存器。
8.如權(quán)利要求7所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一將對(duì)應(yīng)至該目的操作數(shù)之一識(shí)別寫入至該組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器管線中之一第一管線的步驟。
9.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中在每一時(shí)鐘周期的開始時(shí)，除了該組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器管線中的最后一個(gè)管線以外，所有其它部分的內(nèi)容會(huì)被移至下一管線。
10.如權(quán)利要求9所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中在每一時(shí)鐘周期的開始時(shí)，該組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器管線中的最后一個(gè)管線的內(nèi)容會(huì)被釋放。
11.如權(quán)利要求1所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中該一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別中至少一個(gè)符合該一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別。
12.如權(quán)利要求11所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一禁止執(zhí)行該指令的步驟。
13.如權(quán)利要求12所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一步驟在每一時(shí)鐘周期的開始時(shí)，將該一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別與該一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別加以比較，直至沒(méi)有任一該一個(gè)或多個(gè)來(lái)源操作數(shù)的識(shí)別符合任何一該一個(gè)或多個(gè)暫存器的識(shí)別。
14.如權(quán)利要求13所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一核對(duì)該指令之一目的操作數(shù)是否為一暫存器的步驟。
15.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中該核對(duì)結(jié)果顯示該目的操作數(shù)不是一暫存器。
16.如權(quán)利要求15所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，更包括一寫入一空值至該組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器管線中之一第一管線的步驟。
17.如權(quán)利要求14所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其中該核對(duì)結(jié)果顯示該目的操作數(shù)為一暫存器。
18.如權(quán)利要求17所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制方法，其更包括一將對(duì)應(yīng)至該目的操作數(shù)之一識(shí)別寫入至該組含有一個(gè)或多個(gè)暫存器管線中之一第一管線的步驟。
19.一種動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件，用以擷取指令；一個(gè)或多個(gè)比較元件，其中每一該一個(gè)或多個(gè)比較元件連接至該一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件中一相對(duì)應(yīng)之執(zhí)行緒控制元件；及一個(gè)或多個(gè)暫存器識(shí)別管線，其中該一個(gè)或多個(gè)暫存器識(shí)別管線連接至該一個(gè)或多個(gè)比較元件。
20.如權(quán)利要求19所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)，其更包括連接至該一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件的一指令緩沖單元。
21.如權(quán)利要求20所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)，其更包括一仲裁器，其中該仲裁器連接至該一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件、該一個(gè)或多個(gè)比較元件以及該一個(gè)或多個(gè)暫存器識(shí)別管線。
22.如權(quán)利要求21所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)，其更包括連接至該仲裁器的一算術(shù)邏輯單元。
23.如權(quán)利要求22所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)，其更包括連接至該仲裁器的一個(gè)或多個(gè)輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元，其中該一個(gè)或多個(gè)輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元中的每一輸入數(shù)據(jù)流緩沖單元對(duì)應(yīng)至該一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件之一執(zhí)行緒控制元件。
24.如權(quán)利要求23所述的動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制系統(tǒng)，其更包括連接至該仲裁器的一個(gè)或多個(gè)暫存器緩沖單元，其中該一個(gè)或多個(gè)暫存器緩沖單元中的每一暫存器緩沖單元對(duì)應(yīng)至該一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行緒控制元件之一執(zhí)行緒控制元件。
全文摘要
一種動(dòng)態(tài)指令相依性監(jiān)視及控制的方法與系統(tǒng)。該方法于一較佳實(shí)施例中，當(dāng)一目的操作數(shù)為一暫存器時(shí)，則一指令之目的操作數(shù)識(shí)別儲(chǔ)存于一對(duì)暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線中；并且，一指令的各來(lái)源操作數(shù)在對(duì)照該識(shí)別而被核對(duì)后，會(huì)儲(chǔ)存于一組暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線中。當(dāng)一來(lái)源操作數(shù)與一儲(chǔ)存于該組暫存器識(shí)別/執(zhí)行緒控制識(shí)別管線中的識(shí)別相符合時(shí)，則算術(shù)邏輯單元不執(zhí)行該指令，直至該符合的該識(shí)別在管線中已不再符合。
文檔編號(hào)G06F9/38GK1577259SQ20041003346
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月9日
發(fā)明者黃錫霖, 翁國(guó)殷, 蘇奕榮 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司