利用具有寄存器視圖、源視圖、指令視圖以及多個注冊模板的微處理器體系架構(gòu)執(zhí)行指令 ...的制作方法
【專利說明】利用具有奇存裔視圖、源視圖、指令視圖以及多個注冊I旲板的微處理器體系架構(gòu)執(zhí)行指令塊的方法
[0001] 本申請要求共同未決的、共同轉(zhuǎn)讓的、分配了序列號:61/799，902、名稱為“AMETHOD FOR EXECUTING BLOCKS OF INSTRUCT1NS USING A MICROPROCESSOR ARCHITECTUREHAVING A REGISTER VIEW, SOURCE VIEW, INSTRUCT1N VIEW, AND A PLURALITY OF REGISTERTEMPLATES”、由Mohammad A.Abdallah于2013年3月15日提交的美國臨時申請的權(quán)益，其全部并入本申請。
_2]相關(guān)串請交叉引用
[0003]本申請涉及共同未決的、共同轉(zhuǎn)讓的序列號:2009/0113170、名稱為“APPARATUSAND METHOD FOR PROCESSING AN INSTRUCT1N MATRIX SPECIFYING PARALLEL INDEPENDENTOPERAT1NS”、申請人為Mohammad A.Abdallah于2007年4月12日提交的美國專利申請，其全部并入本申請。
[0004]本申請涉及共同未決的、共同轉(zhuǎn)讓的序列號:2010/0161948、名稱為“APPARATUSAND METHOD FOR PROCESSING COMPLEX INSTRUCT1N FORMATS IN A MULTITHREADEDARCHITECTURE SUPPORTING VAR1US CONTEXT SWITCH MODES AND VIRTUALIZAT1NSCHEMES”、申請人為Mohammad A.Abdallah于2007年11月14日提交的美國專利申請，其全部并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0005]本發(fā)明主要涉及數(shù)字計算機系統(tǒng)，尤其是涉及選擇包括指令序列的指令的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0006]處理器需要處理依賴的或者完全獨立的多個任務(wù)。這種處理器的內(nèi)部狀態(tài)通常由在程序執(zhí)行的每個特定實例中具有不同值的寄存器組成。在程序執(zhí)行的每個實例中，內(nèi)部狀態(tài)圖像被稱為處理器的體系體系架構(gòu)狀態(tài)。
[0007]當將代碼執(zhí)行切換到運行另一個函數(shù)(例如，另一個線程、進程或程序)，則機器/處理器的狀態(tài)必須進行保存，以便新的函數(shù)能夠利用內(nèi)部寄存器建立其新的狀態(tài)。一旦新的函數(shù)終止，則可以丟棄它的狀態(tài)，并且恢復以前的上下文狀態(tài)且重新開始執(zhí)行。這樣的轉(zhuǎn)換過程被稱為上下文切換并且通常包括數(shù)十個或數(shù)百個循環(huán)，尤其是利用大量的寄存器(例如，64、128、256)和/或亂序執(zhí)行的現(xiàn)在體系架構(gòu)。
[0008]在線程感知硬件體系架構(gòu)中，對于硬件來說支持有限數(shù)量的硬件支持的線程的多個上下文狀態(tài)是正常的。在這種情況下，對每個支持的線程，硬件復制所有的體系架構(gòu)狀態(tài)元素。這消除了執(zhí)行新線程時上下文切換的需求。然而，這仍然有多個缺陷，即在硬件支持每個附加的線程的面積、功率以及復制所有體系架構(gòu)狀態(tài)元素(即寄存器)的復雜性。此夕卜，如果軟件線程的數(shù)目超過明確支持的硬件線程數(shù)目，則仍然必須執(zhí)行上下文切換。
[0009]由于在需要大量線程的細粒度的基礎(chǔ)上需要并行化，這變得普遍。具有雙倍的上下文狀態(tài)硬件存儲的硬件線程感知體系架構(gòu)不利于非線程軟件代碼并且對線程化的軟件僅減少上下文切換的次數(shù)。然而，那些線程通常為了粗粒度并行化而建造，并且開始和同步導致了大量軟件開銷，遠離細粒度并行化，例如函數(shù)調(diào)用和循環(huán)并行執(zhí)行，沒有有效的線程開始/自動產(chǎn)生。這種所描述的開銷伴隨著使用art編譯器的狀態(tài)的這樣的代碼的自動并行化或者用于不明確/易于并行化/線程化的軟件代碼的用戶并行技術(shù)的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]在一個實施例中，本發(fā)明實現(xiàn)為利用具有寄存器視圖、源視圖、指令視圖以及多個寄存器模板的微處理器體系架構(gòu)執(zhí)行指令塊的方法。該方法包括，利用全局前端接收進來的指令序列；將指令分組以形成指令塊；使用多個寄存器模板，以通過采用對應(yīng)于所述指令塊的塊號填充所述寄存器模板來跟蹤指令目標和指令源，其中對應(yīng)于所述指令塊的所述塊號指示所述指令塊之間的相互依賴關(guān)系；使用寄存器視圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中寄存器視圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲了對應(yīng)于指令塊的目標；使用源視圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中源視圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲了對應(yīng)于指令塊的源；并且使用指令視圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中指令視圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲了對應(yīng)于指令塊的指令。
[0011]前述是個概要并且因此必然包含細節(jié)的簡單化、歸納化和省略。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員要領(lǐng)會，該
【發(fā)明內(nèi)容】
僅僅是說明性的并且不意圖以任何方式限制。其他方面，創(chuàng)造性的特征以及本發(fā)明的優(yōu)點，僅由權(quán)利要求限定，在下面詳細解釋的非限定的詳細說明中變得顯然。
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明以舉例的方式進行說明，并且不以限制的方式，隨附的附圖中的數(shù)字及其中相同的引用號涉及相同的元件。
[0013]圖1示出了利用寄存器模板將指令分組成塊并且跟蹤指令間的依賴關(guān)系的過程的總體示意圖。
[0014]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的，寄存器視圖、源視圖以及指令視圖的總體示意圖。
[0015]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、說明了示范性的寄存器模板以及通過寄存器模板中的信息如何對源視圖進行填充的示意圖。
[0016]圖4示出了說明源視圖內(nèi)依賴廣播的第一實施例的示意圖。在這個實施例中，每欄包括指令塊。
[0017]圖5示出了說明源視圖內(nèi)依賴廣播的第二實施例的示意圖。
[0018]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、說明了選擇準備就緒的指令塊用于從提交指針開始的分派以及廣播對應(yīng)的端口分配的示意圖。
[0019]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、用于實現(xiàn)圖6中描述的選擇器陣列的加法器樹結(jié)構(gòu)。
[0020]圖8示出了更加詳細的選擇器陣列加法器樹的示范性邏輯。
[0021]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、用于實現(xiàn)選擇器陣列的加法器樹的并行實現(xiàn)方式。
[0022]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、說明如何利用進位保存加法器實現(xiàn)圖9中的加法器X的示范性示意圖。
[0023]圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、掩膜準備好的位用于從提交指針開始調(diào)度以及利用選擇器陣列加法器的掩膜實施例。
[0024]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、如何通過寄存器模板填充寄存器視圖條目的總體示意圖。
[0025]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、減小的寄存器視圖占用空間的第一實施例。
[0026]圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、減小的寄存器占用空間的第二實施例。
[0027]圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、快照間增量的示范性形式。
[0028]圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、根據(jù)指令塊的分配創(chuàng)造寄存器模板快照的過程示意圖。
[0029]圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、根據(jù)指令塊的分配創(chuàng)造寄存器模板快照的過程的另一個示意圖。
[0030]圖18示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、實現(xiàn)由以前的寄存器模板創(chuàng)造后來的寄存器模板的串行實現(xiàn)方式的硬件的總體示意圖。
[0031]圖19示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、實現(xiàn)由以前的寄存器模板創(chuàng)造后來的寄存器模板的并行實現(xiàn)方式的硬件的總體示意圖。
[0032]圖20示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、用于基于塊的指令執(zhí)行的硬件以及它如何利用源視圖、指令視圖、寄存器模板以及寄存器視圖進行工作的的總體示意圖。
[0033]圖21示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、成塊體系架構(gòu)的例子。
[0034]圖22示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、如何根據(jù)它們的塊號和線程ID分配線程的描述。
[0035]圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的，為了管理多線程執(zhí)行，利用指向物理存儲位置的線程指針映射的調(diào)度器的實現(xiàn)方式。
[0036]圖24示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、利用基于線程的指針映射的調(diào)度器的另一個實現(xiàn)方式。
[0037]圖25示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、線程執(zhí)行資源的動態(tài)的基于日歷的分配的示意圖。
[0038]圖26圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的雙分派過程。
[0039]圖27圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的雙分派暫態(tài)乘法累加。
[0040]圖28圖解了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的體系架構(gòu)可見狀態(tài)的雙分派的相乘相加。
[0041]圖29示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、用于在分組的執(zhí)行單元上執(zhí)行的指令塊的獲取和形成過程的總體示意圖。
[0042]圖30示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、指令分組的示范性示意圖。在圖30的實施例中示出了具有第三輔助操作的兩個指令。
[0043]圖31示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、指令塊堆中的半塊對如何映射到執(zhí)行塊單元。
[0044]圖32示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、描述了中間指令塊結(jié)果存儲作為第一級寄存器文件的示意圖。
[0045]圖33示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的奇數(shù)/偶數(shù)端口調(diào)度器。
[0046]圖34示出了圖33的更加詳細的版本，其中示出了四個執(zhí)行單元，其從調(diào)度器陣列接收結(jié)果并且將輸出結(jié)果寫入暫存寄存器文件部分。
[0047]圖35示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、描述了訪客標志結(jié)構(gòu)仿真的示意圖。
[0048]圖36示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的、說明了機器的前端、調(diào)度器以及執(zhí)行單元以及集中式標志寄存器的示意圖。
[0049]圖37示出了由本發(fā)明的實施例實現(xiàn)的集中式標志寄存器仿真過程的示意圖。
[0050]圖38示出了仿真訪客設(shè)置中的集中化的標志寄存器表現(xiàn)的過程3800的步驟流程圖。
【具體實施方式】
[0051]雖然結(jié)合一個實施例描述本發(fā)明，但并不意圖將本發(fā)明限制為此處詳述的具體形式。相反地，本發(fā)明意圖覆蓋根據(jù)附加的權(quán)利要求限定的、可以合理包含在本發(fā)明范圍內(nèi)的這樣的替代、修改和等同。
[0052]在下面的詳細說明中，詳細解釋了大量的具體細節(jié)，例如具體的方法次序、結(jié)構(gòu)、元