[发明专利]减少处理器中写入通信量的方法和系统有效

专利信息
申请号: 01800216.1 申请日: 2001-01-18
公开(公告)号: CN1363063A 公开(公告)日: 2002-08-07
发明(设计)人: P·斯特拉维尔斯 申请(专利权)人: 皇家菲利浦电子有限公司
主分类号: G06F9/38 分类号: G06F9/38
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 代理人: 张志醒
地址: 荷兰艾*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 减少 处理器 写入 通信 方法 系统
【说明书】:

技术领域

发明一般属于数字计算电路领域,尤其涉及一种以处理器方式使用的指令执行设备的方法和系统。

背景技术

通常微处理器设计动机的标准在于,例如,减少这些设备的体积及能量消耗,以及减少整个成本。特别指出,在这一点上,可实现同时并行的大量指令的指令执行体系结构的发展代表此项技术的发展。

现有的系统和方法提供上述类型的指令执行体系结构,例如,微处理器指令设置体系(ISAs)。有代表性地,实现这些ISAs使用一种所谓的“管道”方法来覆盖并发指令的不同执行阶段。

一个传统的4-阶段管道包括(1)取数据,(2)解码,(3)执行以及(4)写回。数据传输类型的指令如一加载指令,通常需要另外一个指令管道阶段。

在该周期的第一阶段,处理器从存储器取得一条指令。所取得指令的地址存储在称为程序寄存器或PC的内部寄存器。由于处理器正在等待存储器对指令做出响应,因此PC增1。这意味着下一周期的取数据阶段将取出存储器中下一连续位置的指令(除非PC被该周期的较后阶段修改)。

在解码阶段,处理器存储另一称为指令寄存器或IR的内部寄存器返回的信息。上述IR将一条单独的机器指令解码为一二进制数。处理器再将IR中的数值解码以决定下一阶段将执行哪一操作。

在执行阶段,处理器执行该指令。这一步骤通常需要更多的存储操作。例如,该指令可指示处理器从存储器中读取两个操作数(例如,将它们存入操作数寄存器),把它们相加以及将结果存储在第三位置(该操作数及结果的目的地址均被编码作为指令的一部分)。

在管道的写回阶段,管道中的上述计算结果被写入(回收)一个寄存器文件中的一目的寄存器中。    

在另一种已有的管道方法中,提供电路为允许操作数或结果值不经过该寄存器文件。使用这种旁路电路,上述操作数及结果值在产生操作数指令被回收之前已经可用于并发指令(举例来说,写回到寄存器文件)。

然而,这些传统类型的管道有许多缺点。例如,传统的管道方法通常在一寄存器文件种需要大量独立的寄存器来充分执行大量同时并行的指令。有代表性的,大寄存器文件占整个能量消耗的大部分。另外,每一条指令执行时管道的每一阶段都必须运行。这些缺点依次体现在能量消耗和处理器的体积上。因此,管道中所需的管道阶段和电路元件的数量的任何减少都在处理器中运行指令执行时可以引起(1)改善整个能量消耗以及(2)缩小处理器的整个体积。

发明内容

本发明的一个目的是解决如上所述的包括处理器的指令执行设备的局限性。

本发明的另一个目的是提供一种处理器指令设置体系来减少管道方法中寄存器文件的写操作次数;另外一个优点是还可以减少处理器的整个能量消耗。另外,由于所需的写端口的数量减少寄存器文件的尺寸或硅面积减少了。

处理器中寄存器写入通信量的缺点被与本发明中提供的指令执行设备的思想一致的设计所克服或减少。所述指令执行设备包括一个产生一条指令的一个结果的指令管道,一个至少包括一个用于存储结果的写入端口的寄存器文件,一个旁路电路用于允许访问结果,一个用于指出结果是否仅被另外一条指令所用的装置,以及一个用于控制当上述结果经旁路电路存取以及被用于另外一条指令时防止该结果存入写入端口的寄存器文件。

在本发明的一个实施例中,用来指出结果是否被另外一条指令所用的方法包括对每一条指令编码。例如,每一条指令的“操作码”所指定的一个所谓的“死数据”域被指出上述结果是否将仅被另外一条指令所用。

在本发明的另一个实施例中,用来表明第一结果是否仅被第二条指令所用的方法包括一个指令通道,用于决定在指令管道中的一条指令的结果以及该指令管道中另一条指令的另一结果是否被存储在寄存器文件的同一个写入端口。由于寄存器文件的写入端口被一条已在指令管道中的随后的指令“再使用”的,这表明第一个结果将仅被另外一条指令所用。

本发明的这些和另外的实施例将在随后的介绍中详细描述。

附图说明

本发明的特点和优势将参考以下带有附图的最佳实施例的详细描述来理解,其中附图包括:

图1给出本发明一个指令执行设备的例子的一个框图;

图2给出本发明另一个指令执行设备的例子的一个框图;以及

图3给出一个描述如图1和2所示的减少寄存器写入通信量的处理过程的流程图。

实施例说明

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