存儲(chǔ)命令、參數(shù)數(shù)據(jù) 和結(jié)果數(shù)據(jù)）的通用寄存器（GPR)。在替代實(shí)施例中，這些是專用的應(yīng)用專用寄存器。
[0073] 在一個(gè)實(shí)施例中，這些群集執(zhí)行包括如808處所示的、可使一個(gè)或多個(gè)加速器被 調(diào)用的XCALL指令的程序代碼806-807、809-810。作為響應(yīng)，經(jīng)由寄存器集合830中的命令 寄存器（下文中參照?qǐng)D8B進(jìn)行描述）和/或參數(shù)寄存器，向加速器801提供指定要被執(zhí)行 的操作的控制信息。作為響應(yīng)，加速器可使用一個(gè)或多個(gè)固定功能單元802和/或可編程功 能單元803來(lái)執(zhí)行命令?；蛘撸铀倨魅杭?01可用忙碌指示、異?；蜻`背來(lái)響應(yīng)。然后， 經(jīng)由寄存器集合830之內(nèi)的結(jié)果寄存器（下文中參照?qǐng)D8C進(jìn)行描述），向處理器群集804 提供這些結(jié)果。如果成功地執(zhí)行了該命令，則可將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在結(jié)果寄存器中。相比 之下，如果沒有成功地執(zhí)行該命令，則可將指示失敗的原因的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在該結(jié)果寄存器中 (并且可將該數(shù)據(jù)用于例如確定是否重新嘗試執(zhí)行該命令）。
[0074] 如圖8A所示，可在處理器群集上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)處理程序805、806。在一個(gè)實(shí)施 例中，如圖所示，由處理程序生成的中斷可導(dǎo)致對(duì)加速器群集的調(diào)用。
[0075] 圖8B示出命令寄存器結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。如圖所示，命令寄存器的頂部16位（被 標(biāo)識(shí)為字段811-815)包含用指定數(shù)量的位進(jìn)行編碼的下列數(shù)據(jù)字段：
[0076] 保留的811:2位
[0077]繼續(xù) 812:1 位
[0078]反饋（tickle) 813:1 位
[0079] 私有的814:1位
[0080] Id 815:11 位
[0081] 在一個(gè)實(shí)施例中，該id唯一地標(biāo)識(shí)將調(diào)用的加速器。例如，如上所述，多個(gè)加速器 可被包括在加速器群集801中，并且可通過(guò)加速器id碼來(lái)唯一地標(biāo)識(shí)這些加速器中的每一 個(gè)。
[0082] 在一個(gè)實(shí)施例中，該"私有"位指示加速器是否屬于特定的已知加速器組。例如， 如果該私有位被設(shè)置為0,則該id可標(biāo)識(shí)加速器的通用集合（如本專利申請(qǐng)的受讓人所定 義的那樣）中的一個(gè)，使得相同的id是指橫跨所有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)/處理器的相同加速器。如 果該私有位被設(shè)置為1，則該id標(biāo)識(shí)專有或庫(kù)存單元（SKU)專用加速器。因此，該私有位被 設(shè)置為1時(shí)，相同的id可以指不同系統(tǒng)中的不同加速器。
[0083] 在一個(gè)實(shí)施例中，該命令寄存器的低48位（被標(biāo)識(shí)為8B中的字段816)以及所有 的參數(shù)寄存器（沒有示出）包含由特定的被調(diào)用的加速器定義的應(yīng)用專用數(shù)據(jù)。
[0084] 在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)被引退時(shí)，XCALL指令集按如下方式設(shè)置EFLAGS中的Z位。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的那樣，EFLAGS是x86實(shí)現(xiàn)中包含處理器的當(dāng)前狀態(tài)的狀態(tài)寄存 器。如果XCALL完成對(duì)所請(qǐng)求的加速器的執(zhí)行，該Z位被設(shè)置為1。在這種情況下，如果反 饋位被設(shè)置為1，則結(jié)果寄存器不被修改，并且沒有實(shí)際的工作被完成。如果該反饋位被設(shè) 置為0,則將該結(jié)果寄存器設(shè)置為加速器專用值。如果XCALL沒有做任何工作，則該Z位被 設(shè)置為0。雖然在該實(shí)施例中，該Z位用于指示XCALL指令是否成功，但是，可設(shè)置不同的位 而仍然符合本發(fā)明的基本原理。
[0085] 在一個(gè)實(shí)施例中，如圖8C所示，結(jié)果寄存器包含下列數(shù)據(jù)字段：
[0086] 保留的817:2位（在一個(gè)實(shí)施例中，總是被設(shè)置為零）
[0087] 永久的818:1位
[0088] 私有的819:1位
[0089] 失敗細(xì)節(jié)820:60位
[0090] 在一個(gè)實(shí)施例中，該永久位818用于指示對(duì)相同的XCALL的后續(xù)調(diào)用是否將成功。 例如，該永久位被設(shè)置為0指示對(duì)相同的XCALL的未來(lái)調(diào)用可能成功（例如，如果加速器正 忙于服務(wù)另一硬件線程）。相比之下，如果重新嘗試相同的XCALL沒有意義（例如，如果所 指定的加速器不存在于當(dāng)前的SKU中，或者如果所請(qǐng)求的特定的命令和/或參數(shù)組合不被 該SKU中的加速器支持），則該永久位被設(shè)置為1。
[0091] 在一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)置該結(jié)果寄存器的低60位以提供關(guān)于XCALL失敗的原因的附 加數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，加速器群集801提供更新上述結(jié)果寄存器所需的信息。
[0092] 在一個(gè)實(shí)施例中，如果結(jié)果寄存器819的私有位被設(shè)置為1，則這些細(xì)節(jié)具有加速 器專用格式。如果該私有位被設(shè)置為〇,則按預(yù)先確定的通用格式（例如，由本專利申請(qǐng)的 受讓人指定的格式）來(lái)提供這些細(xì)節(jié)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中采用的示例性失敗結(jié)果碼 包括：
[0093] 命令寄存器中的保留位不是0
[0094] 加速器不存在
[0095] 加速器正忙于服務(wù)其他線程
[0096] 圖9A-C中呈現(xiàn)的流程圖示出由本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例執(zhí)行的操作。在901處，解碼 XCALL指令。結(jié)果，在902處，將與要由加速器執(zhí)行的命令有關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送到命令寄存器，并 且將任何必要的參數(shù)發(fā)送到參數(shù)寄存器。在903處，取決于加速器是否屬于已知的加速器 組或?qū)Ｓ屑铀倨鳎ㄈ缟纤觯?，在命令寄存器中設(shè)置私有位。此外，在903處，在命令寄存器 中更新ID碼以標(biāo)識(shí)將執(zhí)行該命令的特定的加速器。
[0097] 在904處，被標(biāo)識(shí)的加速器接收由XCALL指令指定的命令，并且確定是否可執(zhí)行該 命令。例如，該加速器可能當(dāng)前正忙于服務(wù)另一硬件線程，并且因此不能夠執(zhí)行當(dāng)前的命 令。此外，如果所請(qǐng)求的當(dāng)前命令和/或參數(shù)組合不被該加速器支持，則該加速器將不能夠 成功地執(zhí)行該命令?；蛘?，該加速器可在904處成功地執(zhí)行該命令。
[0098] 如果成功地執(zhí)行了該命令，則該過(guò)程移向圖9B，其中，在906處，EFLAGS的Z位被 設(shè)置為等于〇以指示對(duì)該命令的成功執(zhí)行（如上文中所討論的那樣）。如果在907處確定 了該命令寄存器的反饋位先前已被設(shè)置為1 (例如，在圖9A中的操作902處），則在908處， 結(jié)果寄存器保持不被修改。如果該反饋位先前已被設(shè)置為〇,則在909處，該反饋位被設(shè)置 為加速器專用值。
[0099] 如果未由加速器成功地執(zhí)行XCALL指令所指定的命令（在圖9A中的905處進(jìn)行 確定），則在圖9C中的910處，EFLAGS的Z位被設(shè)置為等于1 (以指示未能執(zhí)行該命令）。 如果在911處確定了預(yù)期執(zhí)行該XCALL指令的未來(lái)嘗試將是成功的，則在913處，則結(jié)果寄 存器（圖8C中的818)的永久位被設(shè)置為0。也可在結(jié)果寄存器的失敗細(xì)節(jié)字段820中設(shè) 置指定失敗原因的附加數(shù)據(jù)。
[0100] 如果在911處預(yù)期執(zhí)行該XCALL指令的未來(lái)嘗試將是不成功的，則在912處，該永 久位被設(shè)置為等于1，（以指示結(jié)果的永久性），并且在結(jié)果寄存器的細(xì)節(jié)字段820中設(shè)置與 未能執(zhí)行該XCALL指令有關(guān)的附加數(shù)據(jù)。在上述任意一種情況下，可分析細(xì)節(jié)字段820中 的數(shù)據(jù)以確定失敗的根本原因，并且/或者采取措施來(lái)修改指令的執(zhí)行。
[0101] 如上所述，控制寄存器和/或參數(shù)寄存器可能被XCALL指令修改。此外，就像和普 通調(diào)用一樣，XCALL可消耗處理器內(nèi)的棧區(qū)。在使用x86架構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例中，在XCALL期 間（例如，當(dāng)由異常處理程序檢查時(shí)），更新64位棧指針寄存器（RSP)以反映棧的使用。在 引退時(shí)，該RSP寄存器被恢復(fù)為其原始值以反映釋放了所使用的棧區(qū)。所使用的棧量取決 于使用中的特定加速器。
[0102] 在本文所描述的操作序列期間，被調(diào)用的加速器可檢查和/或修改附加的寄存器 和/或存儲(chǔ)器位置的值。雖然對(duì)于不同的加速器，具體的語(yǔ)義可能不同，但是本發(fā)明的基本 原理保持相同。
[0103] 在一個(gè)實(shí)施例中，加速器配置成用于遵循下列一組規(guī)則：
[0104] (1)如果在XCALL期間允許中斷和/或異常，則繼續(xù)位被設(shè)置為1，并且一旦處理 程序完成就重新發(fā)布該XCALL，并且執(zhí)行繼續(xù)。
[0105] (2)在中斷和/或異常存在時(shí)，該加速器必須確保向前進(jìn)展。
[0106] (3)可在所記錄的加速器專用位置中更新加速器在中斷和/或異常存在的情況下 實(shí)現(xiàn)向前進(jìn)展所需要的任何狀態(tài)，所記錄的加速器專用位置可以是下述中的一個(gè)或多個(gè)： (a)命令和/或參數(shù)寄存器；(b)其他架構(gòu)寄存器；(c)棧區(qū)；（d)附加的存儲(chǔ)器位置。在 上述情況的全部情況下，此類狀態(tài)必須幸免于諸如來(lái)自上下文切換的保存和恢復(fù)操作（例 如，XSAVE/上下文切換/XREST0RE)。
[0107] (4)如果加速器被給予"無(wú)效的"命令和/或參數(shù)寄存器（例如，不被支持的特征、 超過(guò)硬件限制的值等），則該加速器可選擇永久地拒絕調(diào)用。然而，如果加速器已接受調(diào)用， 則其負(fù)責(zé)完成該請(qǐng)求并提供結(jié)果。
[0108] (5)可編程加速器調(diào)用用戶碼，該用戶碼可按加速器專用方式（由圖8A中的可編 程功能單元803表示）受限。例如，"排序"加速器可調(diào)用比較功能，而"循環(huán)"加速器可調(diào) 用循環(huán)體。如果該用戶碼不遵循所期望的限制（例如，當(dāng)使用基于環(huán)的分層保護(hù)域時(shí)，該用 戶碼試圖進(jìn)入環(huán)0)，則該加速器將在照例保存其狀態(tài)之后觸發(fā)異常（具體而言，UD)。
[0109] (6)異常處理程序可選擇：(a)基于所保存的狀態(tài)，在非加速軟件中完成部分地被 評(píng)價(jià)的加速器；(b)仿真不被支持的指令，并且重新發(fā)布XCALL (需要微調(diào)被保存的狀態(tài)，因 此不重新嘗試該不被支持的操作）；或（c)終止執(zhí)行。僅僅試圖重新發(fā)布該XCALL而不作 任何修改將僅重新觸發(fā)異常（如針對(duì)UD所預(yù)期的那樣）。
[0110] 本文所描述的本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例提供可結(jié)合進(jìn)諸如X86ISA之類的指令集架構(gòu) (ISA)以用于調(diào)用加速器的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。與本專利申請(qǐng)的【背景技術(shù)】中所描述的技術(shù)相比，本文 中所描述的加速器調(diào)用技術(shù)允許自然地共享盡量多（或盡量少）的核資源（例如，存儲(chǔ)器 轉(zhuǎn)換、寄存器、高速緩存等）的細(xì)粒度、低等待時(shí)間的同步加速器?？删幊蘕CALL加速器允 許用戶加速普通的x86代碼（例如，循環(huán)和排序），該代碼是主x86程序的集成部分，并且不 需要單獨(dú)的工具鏈。
[0111] 此外，針對(duì)特定的加速器設(shè)計(jì)當(dāng)前的加速器接口，而本文中所述的本發(fā)明的多個(gè) 實(shí)施例是可擴(kuò)展的，進(jìn)而允許針對(duì)特定的市場(chǎng)細(xì)分流水線化地供應(yīng)專用加速器，并且跨越 所有的市場(chǎng)細(xì)分流水線化地供應(yīng)"通用"加速器?？稍诘偷却龝r(shí)間和沒有數(shù)據(jù)復(fù)制開銷的 情況下完成加速器調(diào)用，從而允許此類加速器的生態(tài)系統(tǒng)能夠涵蓋以前無(wú)法實(shí)際提供的功 能。利用用于特定市場(chǎng)（例如，嵌入式系統(tǒng)、圖像處理、HPC服務(wù)器等）的加速器來(lái)定制SKU， 從而保持與諸如x86之類的現(xiàn)有ISA的緊密集成也變得可能。
[0112] 本文中所描述的XCALL接口也開放無(wú)需跳出CPU ISA和工具鏈（針對(duì)本專利申 請(qǐng)的受讓人所指定的處理器的x86 ISA)就可擴(kuò)展CPU以涵蓋先前不可被訪問(wèn)的功能的能 力。例如，使用本文中所述的多種技術(shù)，可提供可編程加速器803 (例如，可編程循環(huán)加速器 (SKMD)和排序加速器）和固定功能加速器802 (例如，執(zhí)行快速傅里葉變換（FFT)、紋理采 樣和各種其他功能的那些加速器）。
[0113] 復(fù)雜ISA指令的怏諫失敗處理
[0114] 當(dāng)前，失敗指令除了通過(guò)通常用于異常處理程序中的專用標(biāo)記位和/或?qū)Ｓ眉拇?器之外，不具有用于提供關(guān)于失敗的附加細(xì)節(jié)的方法。下文所述的本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例提 供用于指令的新的"快速失敗"行為。按照該新行為，指令可返回成功/失敗指示（例如， 在諸如EFLAGS或一些其他寄存器之類的標(biāo)記寄存器內(nèi)）。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，在檢測(cè)到 失敗后，該指令在普通的目的地寄存器中寫入附加的失敗細(xì)節(jié)。這允許應(yīng)用代碼能夠測(cè)試 該指令的成功/失敗，并且不需要浪費(fèi)處理資源和時(shí)間（這種浪費(fèi)源自調(diào)用異常處理程序 或切換到采用分層保護(hù)域的系統(tǒng)上的低層級(jí)域（例如，環(huán)〇))就可響應(yīng)于某些失敗模式。
[0115] 針對(duì)既易于失敗又具有復(fù)雜失敗模式的某種類型的指令（例如，上文所描述的 XCALL指令）選擇所提出的針對(duì)指令失敗處理的新平衡（trade-off)點(diǎn)。然而，這不適用于 不容易失敗的其他類型的操作（例如，除以零（DIV))，或不適用于具有簡(jiǎn)單失敗模式的容 易失敗的操作（例如，鎖定）。
[0116] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例將指令分類為下列多個(gè)組中的一個(gè)：
[0117] (1)總是成功。例如，預(yù)期將兩個(gè)寄存器中的值相加的指令的每一個(gè)實(shí)例都將成 功。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)本類別中的指令，沒有失敗處理被提供。
[0118] (2)預(yù)期多數(shù)時(shí)候成功。例如，將存儲(chǔ)在兩個(gè)寄存器中的值相除的指令一般將會(huì)成 功。它將僅會(huì)由于除以零錯(cuò)誤而失敗。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這類指令將觸發(fā)對(duì)失敗 的異常處理程序。然后，該異常處理程序可檢查諸如x86控制寄存器（CR)之類的包含附加 的失敗信息的專用寄存器以確定正確的動(dòng)作過(guò)程（例如，用于頁(yè)錯(cuò)誤的CR2)。該異常處理 程序和普通應(yīng)用代碼分開，從而保持應(yīng)用代碼干凈，并且不受失敗處理邏輯污染。
[0119] (3)具有簡(jiǎn)單失敗樽式的預(yù)期"經(jīng)常"失敗。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于這些類型的指 令，設(shè)置標(biāo)記和/或目的地寄存器中的位以指示失敗，但是沒有細(xì)節(jié)被提供。一個(gè)示例是嘗 試設(shè)置鎖定數(shù)據(jù)的指令。對(duì)于這些簡(jiǎn)單的失敗模式，應(yīng)用代碼自身顯式地處理恢復(fù)（不需 要異常處理程序）。
[0120] (4)具有復(fù)雜失敗樽式的預(yù)期"經(jīng)常"失敗。對(duì)于此類指令，處理系統(tǒng)當(dāng)前需要求 助于異常處理程序來(lái)訪問(wèn)專用寄存器，以便檢查失敗細(xì)節(jié)。對(duì)于"經(jīng)常"失敗并且具有復(fù)雜 失敗模式的指令，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例允許在標(biāo)記和/或目的地寄存器中設(shè)置位以指示失 敗，也在目的地寄存器中設(shè)置附加的位以指定該失敗的細(xì)節(jié)，從而允許應(yīng)用代碼不需要求 助于異常處理程序就能采取正確的動(dòng)作。
[0121] 這將失敗的代價(jià)降到了最低（以必須測(cè)試每條指令的結(jié)果為代價(jià)）。它也允許該 應(yīng)用簡(jiǎn)單地將其失敗處理邏輯定制為當(dāng)前的上下文，而不是使用難以改變的通用異常處理 程序（以必須在任何調(diào)用點(diǎn)顯式地調(diào)用該邏輯為代價(jià)）。
[0122] 作為示例，上文中針對(duì)XCALL指令描述了該行為。在圖9A-C中提供的示例中， XCALL指令指定將由特定的加速器執(zhí)行的命令。作為響應(yīng)，該加速器可執(zhí)行該命令，并且可 在結(jié)果寄存器（如討論的那樣，其可以是通用寄存器）中提供結(jié)果?；蛘?，該加速器可能出 于各種原因無(wú)法執(zhí)行該命令，并且用失敗原因來(lái)更新該結(jié)果寄存器。例如，該加速器可能當(dāng) 前正忙于服務(wù)另一硬件線程，并且