[发明专利]多线程微处理器中的二分化线程调度器

说明书

与本发明互相参照的相关申请案

[0001]本申请案和下列同时申请的待审美国专利申请案有关，将这些申请案整体引入用于所有目的。

  序号  (案号)  申请日期  标题  (MIPS.0200-00-US)  多线程微处理器中的漏水桶线程  调度器  (MIPS.0201-00-US)  具有用于增进流水线使用效率的  优化线程调度器的多线程微处理  器  (MIPS.0201-01-US)  包含具有根据指令停顿可能性预  测的线程调度器的多线程微处理  器  (MIPS.0202-00-US)  多线程微处理器中的指令/滑动缓  冲器

技术领域

[0002]本发明关于一种多线程处理器的技术范畴，特别是执行多线程时的指令发出调度。

技术背景

[0003]微处理器的设计者使用了许多技巧来增加微处理器的性能。大多数微处理器在固定频率的时钟信号下操作。微处理器中的各个电路在每一时钟周期执行各自的功能。根据汉尼斯与帕特森(请参阅计算机结构：一种定量描述，第三版)，微处理器的性能根据执行一个程序或多个程序所需的时间来衡量。在此观点下，微处理器的性能取决于其时钟频率、执行一个程序所需的平均时钟周期数目(或是每一个时钟周期所执行的平均指令数目)、以及一个程序或多个程序中所执行的指令数目。半导体科学家以及工程师，主要是通过减少晶体管大小，其导致更快的切换时间，不断地使微处理器能够在更快的时钟频率下运行。能够执行的指令数目很大程度上由程序中欲执行的任务所限制，但是也会被微处理器的指令集结构所影响。可通过结构或组织机制的改变以大幅度提高性能，即改善每一时钟周期所能执行的指令数，特别是利用平行处理机制。

[0004]一种能改善每一时钟周期所能执行的指令数以及时钟频率的平行处理机制为流水线化微处理器，其使多个指令在微处理器各流水线阶段中重迭地执行。在理想的情况下，流水线中的指令在每一时钟周期均向下一阶段移动，其对指令执行一个不同的功能。因此，虽然每一个指令需要多个时钟周期才能完成，但是因为各个指令的多个周期互相重迭，所以每一指令所需的平均时钟会减少。此种流水线化微处理器的性能可以视程序中指令容许的程度来改善其性能，即，在一个指令不需要依靠其前端指令就能执行的程度下，可以与其前端指令平行地执行，此称之为指令级平行化。另一种指令级平行化也可以是微处理器同时在一个时钟周期中发出多个执行指令，通常称之为超标量微处理器。