專(zhuān)利名稱(chēng)：支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微處理器體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，尤其涉及單指令多數(shù)據(jù)的移位部件。
背景技術(shù)：
為了滿(mǎn)足日益增加的多媒體運(yùn)算性能需求，如數(shù)字音頻解碼，圖像處理以及視頻處理。在高性能的微處理器中，多媒體運(yùn)算單元以其良好的功耗及性能效益成為微處理器一個(gè)不可或缺的部件，比如ARM公司的neon擴(kuò)展單元。而為了獲得更好的多媒體處理性能，多媒體處理單元往往需要更寬的數(shù)據(jù)位寬(通常為128位的數(shù)據(jù)位寬)，以期望獲得更大的單位處理能力，而增加的數(shù)據(jù)位寬無(wú)疑大大的增加了矢量處理單元的資源和功耗，從而大大的增加了成本，在多媒體處理單元中控制資源和成本無(wú)疑成為設(shè)計(jì)的一個(gè)重點(diǎn)。多媒體運(yùn)算中包含了大量的移位操作，單指令多數(shù)據(jù)移位處理單元是多媒體處理單元的一個(gè)重要部件。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)方法主要是，處理單元中包含了處理器所支持的所有數(shù)據(jù)元素寬度的移位部件，通常，I個(gè)128位的數(shù)據(jù)，需要包含了 4個(gè)32位的全移位器、8個(gè)16位的全移位器和16個(gè)8位的全移位器，然后根據(jù)當(dāng)前指令的數(shù)據(jù)元素寬度從上述的移位器中選擇最終移位結(jié)果。這種設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)在于第一，沒(méi)有資源復(fù)用，耗費(fèi)大量邏輯資源，不利于成本控制；第二，邏輯時(shí)序性能不好，通常在高性能處理器中，單指令多數(shù)據(jù)的移位操作無(wú)法在一級(jí)流水線中完成，需要兩級(jí)甚至更多，而對(duì)上述移位部件的時(shí)序的劃分會(huì)非常困難，會(huì)造成功能上劃分不夠清晰，中間寄存器過(guò)多等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有單指令多數(shù)據(jù)移位部件的資源耗費(fèi)過(guò)大，時(shí)序不好劃分的不足，本發(fā)明提供了一種資源復(fù)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且時(shí)序性能較好的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是一種支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，包括N個(gè)原子移位陣列，N為正整數(shù)，每個(gè)原子移位陣列支持32位數(shù)據(jù)寬度的移位操作，所述移位操作包括I個(gè)32位元素移位，即將32位數(shù)據(jù)當(dāng)作一個(gè)32位整型操作數(shù)元素進(jìn)行移位；2個(gè)16位元素并行移位，即將32位數(shù)據(jù)當(dāng)作2個(gè)16位整型操作數(shù)元素進(jìn)行移位；和4個(gè)8位元素并行移位，即將32位數(shù)據(jù)當(dāng)作4個(gè)8位整型操作數(shù)元素進(jìn)行移位；每個(gè)原子移位陣列包括格式轉(zhuǎn)換器，用于依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息，對(duì)輸入的32位原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；第一移位器，用于接收格式轉(zhuǎn)換器輸出的32位數(shù)據(jù)，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息與移位量，對(duì)32位數(shù)據(jù)進(jìn)行第一階段移位；第二移位器，用于接收第一移位器的輸出結(jié)果，以字節(jié)為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行第二階段移位；
移位結(jié)果封裝器，用于接收第二移位器的移位結(jié)果，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型控制信息，對(duì)移位后的字節(jié)數(shù)據(jù)整合封裝為最終移位結(jié)果。進(jìn)一步，所述格式轉(zhuǎn)換器中，格式轉(zhuǎn)換如下對(duì)于無(wú)符號(hào)左移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變；對(duì)于有符號(hào)左移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變；對(duì)于無(wú)符號(hào)右移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變；對(duì)于有符號(hào)右移操作若元素為正數(shù)，則保持元素原數(shù)據(jù)不變；若元素為負(fù)數(shù)，則將元素原數(shù)據(jù)取反。再進(jìn)一步，所述第一移位器中，所述第一階段移位對(duì)數(shù)據(jù)元素完成移位量為0/8/16/24/32的移位操作，具體操作方式如下當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為8位時(shí)，第一移位器不做操作；當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為16位時(shí)，第一移位器分別對(duì)2個(gè)16位元素采取如下操作若元素移位量小于8，則第一移位器不做操作；若兀素移位量大于等于8,且小于16,則第一移位器移位8位；若兀素移位量大于等于16,則該第一移位器移位16位；當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為32位時(shí)，第一移位器對(duì)32位元素采取如下操作若元素移位量小于8，則第一移位器不做操作；若兀素移位量大于等于8,且小于16,則第一移位器移位8位；若兀素移位量大于等于16,且小于24,則第一移位器移位16位；若元素移位量大于等于24，且小于32，則第一移位器移位24位；若元素移位量大于等于32，則該階段移位32位。所述第二移位器包括4個(gè)Sbit的左移位器和右移位器，將32位輸入數(shù)據(jù)劃分為4個(gè)8位子數(shù)據(jù)，由低到高分別記為第一子數(shù)據(jù)、第二子數(shù)據(jù)、第三子數(shù)據(jù)和第四子數(shù)據(jù)，并對(duì)各子數(shù)據(jù)按照如下方式擴(kuò)展后再移位對(duì)于左移操作，在各子數(shù)據(jù)高位O擴(kuò)展一倍位寬后進(jìn)行左移位器操作；對(duì)于右移操作，在各子數(shù)據(jù)低位O擴(kuò)展一倍位寬后進(jìn)行右移位器操作。所述第二移位器根據(jù)移位方向選擇輸出數(shù)據(jù)，對(duì)各子數(shù)據(jù)的移位結(jié)果由低到高分別記輸出數(shù)據(jù)為第一輸出子數(shù)據(jù)、第二輸出子數(shù)據(jù)、第三輸出子數(shù)據(jù)和第四輸出子數(shù)據(jù)。再進(jìn)一步，所述移位結(jié)果封裝器中，對(duì)第二移位器四個(gè)輸出子數(shù)據(jù)按照如下方式進(jìn)行初步封裝對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為8的操作，對(duì)各輸出子數(shù)據(jù)按如下方式初步封裝對(duì)于左移操作，直接舍棄第二移位器的各輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展數(shù)據(jù)，保留低8位數(shù)據(jù)；對(duì)于右移操作，舍棄第二移位器的各輸出子數(shù)據(jù)的低8位擴(kuò)展數(shù)據(jù)，保留高8位數(shù)據(jù)；對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為16位的操作，按照如下方式初步封裝對(duì)于左移的操作，舍棄第四輸出子數(shù)據(jù)和第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展位，將第四輸出子數(shù)據(jù)低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或?yàn)榻Y(jié)果第四字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)的低8位為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位為結(jié)果第一字節(jié)；對(duì)于右移的操作，舍棄第三輸出子數(shù)據(jù)和第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位，第四輸出子數(shù)據(jù)高8位為結(jié)果第四字節(jié)，第四輸出子數(shù)據(jù)的低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位為結(jié)果第二字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)的低8為與第一輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第一字節(jié)。對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為32位的操作，按照如下方式初步封裝對(duì)于左移的操作，舍棄第四輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展位，第四輸出子數(shù)據(jù)的低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第四字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)低8位與第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第一輸出子數(shù)據(jù)低8位為結(jié)果第一字節(jié)；對(duì)于右移的操作，舍棄第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位擴(kuò)展位，第四輸出子數(shù)據(jù)高8位為結(jié)果第四字節(jié)，第四輸出子數(shù)據(jù)低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)低8位與第二輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第一字節(jié)。更進(jìn)一步，所述移位結(jié)果封裝器中，對(duì)初步封裝后的結(jié)果數(shù)據(jù)按照如下方式獲取最終移位結(jié)果對(duì)于無(wú)符號(hào)左移操作，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果；對(duì)于有符號(hào)左移操作，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果；對(duì)于無(wú)符號(hào)右移操作，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果；對(duì)于有符號(hào)右移操作若元素為正數(shù)，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果；若元素為負(fù)數(shù)，初步封裝結(jié)果取反后為最終結(jié)果。進(jìn)一步，所述移位結(jié)果封裝器中，第一移位器移位量與第二移位器的移位量之和等于最終移位結(jié)果。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在降低單指令多數(shù)據(jù)移位部件資源，提升部件的時(shí)序性能。


圖1為支持多數(shù)據(jù)寬度的單指令多數(shù)據(jù)的移位裝置的原子移位陣列的示意圖。圖2為原子移位陣列中格式轉(zhuǎn)換器示意圖。圖3為原子移位陣列中第一移位器的移位結(jié)果示意圖。圖4為原子移位陣列中第一移位器示意圖。圖5為原子移位陣列中第二移位器示意圖。圖6為原子移位整列中結(jié)果封裝器示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參照?qǐng)D廣圖6，一種支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，包括N個(gè)原子移位陣列，每個(gè)原子陣列支持32位數(shù)據(jù)寬度的移位操作，包括I個(gè)32位元素移位(將32位元素看作一個(gè)32位的整型數(shù)據(jù)進(jìn)行移位)或2個(gè)16位元素并行移位(將32位元素看作2個(gè)16位的整型數(shù)據(jù)進(jìn)行移位)或4個(gè)8位元素并行移位(將32位元素看作4個(gè)8位的整型數(shù)據(jù)進(jìn)行移位)。進(jìn)一步，每個(gè)原子移位陣列包括格式轉(zhuǎn)換器，依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息，對(duì)輸入的32位原始數(shù)據(jù)進(jìn)行如下格式轉(zhuǎn)換對(duì)于無(wú)符號(hào)左移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變；對(duì)于有符號(hào)左移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變；對(duì)于無(wú)符號(hào)右移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變；對(duì)于有符號(hào)右移操作若元素為正數(shù)，則保持元素原數(shù)據(jù)不變；若元素為負(fù)數(shù)，則將元素原數(shù)據(jù)取反。如圖2所示的格式轉(zhuǎn)換器，以操作是否為有符號(hào)且右移作為選擇信號(hào)，選擇原始數(shù)據(jù)或求反后的數(shù)據(jù)；以元素?cái)?shù)據(jù)寬度為3選I的選擇信號(hào)，選擇從哪個(gè)子格式轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)據(jù)為最終格式轉(zhuǎn)換器結(jié)果。使用這種方法之后，后級(jí)移位過(guò)程只需統(tǒng)一移入O值。圖2中格式轉(zhuǎn)換器中包含了I個(gè)32位求反、2個(gè)16位求反、4個(gè)8位求反的邏輯以及若干選擇器邏輯。第一移位器，接收格式轉(zhuǎn)換器輸出的32位數(shù)據(jù)，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息與移位量，對(duì)32位數(shù)據(jù)進(jìn)行第一階段移位，第一階段移位對(duì)數(shù)據(jù)元素完成移位量為0/8/16/24/32的移位操作，具體操作方式如下當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為8位時(shí)，第一移位器不做移位操作，圖3以及圖4中8位元素第一移位圖示可以看到若移位寬度為O到8，第一移位結(jié)果為原值(即移O位)。若移位寬度大于等于8，則移位結(jié)果為O (即移8位)。當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為16位時(shí)，第一移位器對(duì)2個(gè)16位元素采取分別的移位操作，如圖3及圖4的中16位元素第一移位可以看到，每個(gè)16位元素的移位結(jié)果有6種情況，左移和右移分別3中情況若元素移位量小于8，則第一移位器不做操作(即左移或右移O位)；若兀素移位量大于等于8,且小于16,則第一移位器移位8位；若兀素移位量大于等于16,則該第一移位器移位16位(則移位結(jié)果為O)。當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為32位時(shí)，第一移位器對(duì)32位元素整體看作一個(gè)元素進(jìn)行移位操作，圖3和圖4中的32位元素第一移位可以看到，對(duì)32為元素，第一移位的結(jié)果共有10種情況，左移和右移分別5中情況若兀素移位量小于8,則第一移位器不做操作；若兀素移位量大于等于8,且小于16,則第一移位器移位8位；若兀素移位量大于等于16,且小于24,則第一移位器移位16位；若兀素移位量大于等于24,且小于32,則第一移位器移位24位；若元素移位量大于等于32，則該階段移位32位。本實(shí)施例中圖4所示，第一移位器包含了 I個(gè)32位的5個(gè)移位結(jié)果選擇器和2個(gè)16位的3個(gè)移位結(jié)果選擇器以及4個(gè)8位的2個(gè)移位結(jié)果選擇器，移位結(jié)果的選擇信號(hào)根據(jù)不同的元素寬度和整體移位量而采用上述的方式進(jìn)行選擇，例如，一個(gè)32位的數(shù)據(jù)元素，左移26位，移位量落在24到32的區(qū)間，則，第一移位器的移位結(jié)果應(yīng)選擇左移24位的結(jié)果。圖3中羅列了部分移位結(jié)果示例。最后如圖1中所示，第一移位器根據(jù)數(shù)據(jù)元素的寬度選擇上述的移位選擇器的結(jié)果作為第一移位器的輸出結(jié)果。第二移位器，接收第一移位器的輸出結(jié)果，以字節(jié)為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行第二階段移位，將32位輸入數(shù)據(jù)劃分為4個(gè)8位子數(shù)據(jù)，由低到高分別記為第一子數(shù)據(jù)、第二子數(shù)據(jù)、第三子數(shù)據(jù)和第四子數(shù)據(jù)，并對(duì)各子數(shù)據(jù)按照如下方式擴(kuò)展后再移位對(duì)于左移操作，在各子數(shù)據(jù)高位O擴(kuò)展一倍位寬后進(jìn)行左移位器操作；對(duì)于右移操作，在各子數(shù)據(jù)低位O擴(kuò)展一倍位寬后進(jìn)行右移位器操作。圖5所示的第二移位器對(duì)第一移位器的移位結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充移位。它包含了 4個(gè)8位的左移位器和4個(gè)8位的右移位器，如圖5所示，將第一移位器的結(jié)果按照字節(jié)劃分為Bl、4，左移位器在數(shù)據(jù)高位擴(kuò)展了 8個(gè)O，右移位器在數(shù)據(jù)的低位擴(kuò)展了 8個(gè)O。對(duì)擴(kuò)展后的16位數(shù)據(jù)進(jìn)行移位，可以看到第二移位器的移位量始終小于8，第二移位器的將得到64位的移位結(jié)果。進(jìn)一步，第二移位器根據(jù)移位方向選擇輸出數(shù)據(jù)，對(duì)各子數(shù)據(jù)的移位結(jié)果由低到高分別記輸出數(shù)據(jù)為第一輸出子數(shù)據(jù)、第二輸出子數(shù)據(jù)、第三輸出子數(shù)據(jù)和第四輸出子數(shù)據(jù)。第一移位器移位量與第二移位器的移位量之和等于最終移位量。移位結(jié)果封裝器，接收第二移位器的移位結(jié)果，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型控制信息，對(duì)移位后的字節(jié)數(shù)據(jù)整合封裝為最終移位結(jié)果。圖6所示的移位結(jié)果封裝器，將第二移位器得到的64位數(shù)據(jù)封裝為最終的32位的移位結(jié)果，它包含了 I個(gè)32位封裝單元，I個(gè)16位封裝單元，I個(gè)8位封裝單元。下面根據(jù)不同數(shù)據(jù)元素寬度對(duì)封裝單元一一介紹對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為8的操作，對(duì)各輸出子數(shù)據(jù)按如下方式進(jìn)行封裝對(duì)于左移操作，直接舍棄第二移位器的各輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展數(shù)據(jù)，保留低8位數(shù)據(jù)，具體實(shí)施如圖6中的8位左移封裝，舍棄了字節(jié)4’、字節(jié)3’、字節(jié)2’、字節(jié)I’ ；對(duì)于右移操作，舍棄第二移位器的各輸出子數(shù)據(jù)的低8位擴(kuò)展數(shù)據(jù)，保留高8位數(shù)據(jù)，具體實(shí)施如圖6中的8位右移封裝，舍棄字節(jié)4、字節(jié)3、字節(jié)2、字節(jié)1，保留字節(jié)4’、字節(jié)3’、字節(jié)2’、字節(jié)I’為封裝的結(jié)果。最后，如圖6所示，對(duì)于封裝的結(jié)果進(jìn)行最后的格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的功能與上述的格式轉(zhuǎn)換器一致，根據(jù)元素是否為有符號(hào)且右移做選擇信號(hào)，選擇是否將結(jié)果取反。對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為16位的操作，按照如下方式進(jìn)行封裝對(duì)于左移的操作，舍棄第四輸出子數(shù)據(jù)和第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展位，將第四輸出子數(shù)據(jù)低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或?yàn)榻Y(jié)果第四字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)的低8位為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位為結(jié)果第一字節(jié)，具體實(shí)施方式
如圖6中的16位左移封裝所示，舍棄字節(jié)4’和字節(jié)2’，字節(jié)4與字節(jié)3’求或后為第四字節(jié)數(shù)據(jù)，字節(jié)3為第三字節(jié)的結(jié)果，字節(jié)2與字節(jié)I’求或后為第二字節(jié)數(shù)據(jù)，字節(jié)I為第一字節(jié)的結(jié)果；對(duì)于右移的操作，舍棄第三輸出子數(shù)據(jù)和第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位，第四輸出子數(shù)據(jù)高8位為結(jié)果第四字節(jié)，第四輸出子數(shù)據(jù)的低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位為結(jié)果第二字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)的低8為與第一輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第一字節(jié)，具體實(shí)施方式
如圖6中的16位右移封裝所示，舍棄字節(jié)3和字節(jié)1，字節(jié)4’為第四字節(jié)的結(jié)果，字節(jié)4與字節(jié)3’求或后為第三字節(jié)數(shù)據(jù)，字節(jié)2’為第二字節(jié)的結(jié)果，字節(jié)2與字節(jié)I’求或后為第一字節(jié)數(shù)據(jù)。最后，如圖6所示，對(duì)于封裝的結(jié)果進(jìn)行最后的格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的功能與上述的格式轉(zhuǎn)換器一致，根據(jù)元素是否為有符號(hào)且右移做選擇信號(hào)，選擇是否將結(jié)果取反。對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為32位的操作，按照如下方式初步封裝對(duì)于左移的操作，舍棄第四輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展位，第四輸出子數(shù)據(jù)的低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第四字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)低8位與第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第一輸出子數(shù)據(jù)低8位為結(jié)果第一字節(jié)，具體實(shí)施如圖6中32位左移封裝所示，舍棄圖6所示字節(jié)4’，字節(jié)4與字節(jié)3’按位求或?yàn)榈谒淖止?jié)的數(shù)據(jù)，字節(jié)3與字節(jié)2’按位求或?yàn)榈谌止?jié)的數(shù)據(jù)，字節(jié)2與字節(jié)I’按位求或?yàn)榈诙止?jié)的數(shù)據(jù)，字節(jié)I為第一字節(jié)的結(jié)果；對(duì)于右移的操作，舍棄第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位擴(kuò)展位，第四輸出子數(shù)據(jù)高8位為結(jié)果第四字節(jié)，第四輸出子數(shù)據(jù)低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)低8位與第二輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第一字節(jié)，舍棄圖中的字節(jié)1，字節(jié)4’為第四字節(jié)數(shù)據(jù)，字節(jié)4與字節(jié)3’按位求或?yàn)榈谌止?jié)的數(shù)據(jù)，字節(jié)3與字節(jié)2’按位求或?yàn)榈诙止?jié)的數(shù)據(jù)，字節(jié)2與字節(jié)I’按位求或?yàn)榈谝蛔止?jié)的數(shù)據(jù)。最后，如圖6所示，對(duì)于封裝的結(jié)果進(jìn)行最后的格式轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的功能與上述的格式轉(zhuǎn)換器一致，根據(jù)元素是否為有符號(hào)且右移做選擇信號(hào)，選擇是否將結(jié)果取反。
權(quán)利要求
1.一種支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述裝置包括N個(gè)原子移位陣列，N為正整數(shù)，每個(gè)原子移位陣列支持32位數(shù)據(jù)寬度的移位操作，所述移位操作包括I個(gè)32位元素移位，即將32位數(shù)據(jù)當(dāng)作一個(gè)32位整型操作數(shù)元素進(jìn)行移位；2個(gè)16位元素并行移位，即將32位數(shù)據(jù)當(dāng)作2個(gè)16位整型操作數(shù)元素進(jìn)行移位；和4個(gè)8位元素并行移位，即將32位數(shù)據(jù)當(dāng)作4個(gè)8位整型操作數(shù)元素進(jìn)行移位； 每個(gè)原子移位陣列包括: 格式轉(zhuǎn)換器，用于依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息，對(duì)輸入的32位原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；第一移位器，用于接收格式轉(zhuǎn)換器輸出的32位數(shù)據(jù)，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息與移位量，對(duì)32位數(shù)據(jù)進(jìn)行第一階段移位； 第二移位器，用于接收第一移位器的輸出結(jié)果，以字節(jié)為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行第二階段移位； 移位結(jié)果封裝器，用于接收第二移位器的移位結(jié)果，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型控制信息，對(duì)移位后的字節(jié)數(shù)據(jù)整合封裝為最終移位結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述格式轉(zhuǎn)換器中，格式轉(zhuǎn)換如下:對(duì)于無(wú)符號(hào)左移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變； 對(duì)于有符號(hào)左移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變； 對(duì)于無(wú)符號(hào)右移操作，保持各個(gè)元素原數(shù)據(jù)不變； 對(duì)于有符號(hào)右移操作: 若元素為正數(shù)，則保持元素原數(shù)據(jù)不變；若元素為負(fù)數(shù)，則將元素原數(shù)據(jù)取反。
3.如權(quán)利要求1或2所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述第一移位器中，所述第一階段移位對(duì)數(shù)據(jù)元素完成移位量為0/8/16/24/32的移位操作，具體操作方式如下: 當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為8位時(shí)，第一移位器不做操作； 當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為16位時(shí)，第一移位器分別對(duì)2個(gè)16位元素采取如下操作: 若兀素移位量小于8,則第一移位器不做操作； 若兀素移位量大于等于8,且小于16,則第一移位器移位8位； 若兀素移位量大于等于16,則該第一移位器移位16位； 當(dāng)數(shù)據(jù)元素寬度為32位時(shí)，第一移位器對(duì)32位元素采取如下操作: 若兀素移位量小于8,則第一移位器不做操作； 若兀素移位量大于等于8,且小于16,則第一移位器移位8位； 若兀素移位量大于等于16,且小于24,則第一移位器移位16位； 若兀素移位量大于等于24,且小于32,則第一移位器移位24位； 若元素移位量大于等于32，則該階段移位32位。
4.如權(quán)利要求1或2所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述第二移位器包括4個(gè)Sbit的左移位器和右移位器，將32位輸入數(shù)據(jù)劃分為4個(gè)8位子數(shù)據(jù)，由低到高分別記為第一子數(shù)據(jù)、第二子數(shù)據(jù)、第三子數(shù)據(jù)和第四子數(shù)據(jù)，并對(duì)各子數(shù)據(jù)按照如下方式擴(kuò)展后再移位: 對(duì)于左移操作，在各子數(shù)據(jù)高位O擴(kuò)展一倍位寬后進(jìn)行左移位器操作； 對(duì)于右移操作，在各子數(shù)據(jù)低位O擴(kuò)展一倍位寬后進(jìn)行右移位器操作。
5.如權(quán)利要求1或2所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述第二移位器根據(jù)移位方向選擇輸出數(shù)據(jù)，對(duì)各子數(shù)據(jù)的移位結(jié)果由低到高分別記輸出數(shù)據(jù)為第一輸出子數(shù)據(jù)、第二輸出子數(shù)據(jù)、第三輸出子數(shù)據(jù)和第四輸出子數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述移位結(jié)果封裝器中，對(duì)第二移位器四個(gè)輸出子數(shù)據(jù)按照如下方式進(jìn)行初步封裝: 對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為8的操作，對(duì)各輸出子數(shù)據(jù)按如下方式初步封裝: 對(duì)于左移操作，直接舍棄第二移位器的各輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展數(shù)據(jù)，保留低8位數(shù)據(jù)； 對(duì)于右移操作，舍棄第二移位器的各輸出子數(shù)據(jù)的低8位擴(kuò)展數(shù)據(jù)，保留高8位數(shù)據(jù)； 對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為16位的操作，按照如下方式初步封裝: 對(duì)于左移的操作，舍棄第四輸出子數(shù)據(jù)和第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展位，將第四輸出子數(shù)據(jù)低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或?yàn)榻Y(jié)果第四字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)的低8位為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位為結(jié)果第一字節(jié)； 對(duì)于右移的操作，舍棄第三輸出子數(shù)據(jù)和第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位，第四輸出子數(shù)據(jù)高8位為結(jié)果第四字節(jié)，第四輸出子數(shù)據(jù)的低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位為結(jié)果第二字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)的低8為與第一輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第一字節(jié)。
對(duì)于數(shù)據(jù)元素寬度為32位的操作，按照如下方式初步封裝: 對(duì)于左移的操作，舍棄第四輸出子數(shù)據(jù)的高8位擴(kuò)展位，第四輸出子數(shù)據(jù)的低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第四字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)低8位與第二輸出子數(shù)據(jù)的高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第一輸出子數(shù)據(jù)低8位為結(jié)果第一字節(jié)； 對(duì)于右移的操作，舍棄第一輸出子數(shù)據(jù)的低8位擴(kuò)展位，第四輸出子數(shù)據(jù)高8位為結(jié)果第四字節(jié)，第四輸出子數(shù)據(jù)低8位與第三輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第三字節(jié)，第三輸出子數(shù)據(jù)低8位與第二輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第二字節(jié)，第二輸出子數(shù)據(jù)低8位與第一輸出子數(shù)據(jù)高8位求或后為結(jié)果第一字節(jié)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述移位結(jié)果封裝器中，對(duì)初步封裝后的結(jié)果數(shù)據(jù)按照如下方式獲取最終移位結(jié)果: 對(duì)于無(wú)符號(hào)左移操作，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果； 對(duì)于有符號(hào)左移操作，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果； 對(duì)于無(wú)符號(hào)右移操作，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果； 對(duì)于有符號(hào)右移操作: 若元素為正數(shù)，初步封裝結(jié)果為最終結(jié)果； 若元素為負(fù)數(shù)，初步封裝結(jié)果取反后為最終結(jié)果。
8.如權(quán)利要求1或2所述的支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，其特征在于:所述移位結(jié)果封裝器中，第一移位器移位量與第二移位器的移位量之和等于最終移位結(jié)果。
全文摘要
一種支持多種數(shù)據(jù)類(lèi)型的單指令多數(shù)據(jù)移位裝置，包括N個(gè)原子移位陣列，N為正整數(shù)，每個(gè)原子移位陣列支持32位數(shù)據(jù)寬度的移位操作，每個(gè)原子移位陣列包括格式轉(zhuǎn)換器，用于依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息，對(duì)輸入的32位原始數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換；第一移位器，用于接收格式轉(zhuǎn)換器輸出的32位數(shù)據(jù)，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型信息與移位量，對(duì)32位數(shù)據(jù)進(jìn)行第一階段移位；第二移位器，用于接收第一移位器的輸出結(jié)果，以字節(jié)為單位對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行第二階段移位；移位結(jié)果封裝器，用于接收第二移位器的移位結(jié)果，并依據(jù)輸入的數(shù)據(jù)類(lèi)型控制信息，對(duì)移位后的字節(jié)數(shù)據(jù)整合封裝為最終移位結(jié)果。本發(fā)明資源復(fù)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且時(shí)序性能較好。
文檔編號(hào)G06F5/01GK103077004SQ20131000970
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者嚴(yán)曉浪, 趙朝君, 陳志堅(jiān), 孟建熠 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)