[发明专利]基于已知的处理器状态而选择性地启用内容可寻址存储器重命名寄存器文件中的比较器的功率节约方法和设备

说明书

技术领域

本发明大体上涉及用以减小处理器中的功率的技术，且更明确地说，涉及用于基于已知的处理器状态而选择性地启用内容可寻址存储器(CAM)重命名寄存器文件中的比较器的有利技术。

背景技术

为了实现高性能的程序执行，处理器实施方案可使用以高时钟速率并以短持续时间管线级操作的管线。用于这类处理器的指令集架构还可指定待由执行单元使用的一组通用寄存器作为数据源和结果目的地。每一指令包含位字段作为指令编码的一部分，所述位字段指定待用作源或目的地操作数的寄存器的地址。这些寄存器说明符被称作指令寄存器号(IRN)。依据处理器的操作状态，可由执行单元使用的通用寄存器组可发生变化。举例来说，在特定操作模式中执行的程序可能被限制为使用仅可存取全部组通用寄存器中的子集的指令。处理器还可支持在管线执行期间并在以编程次序完成指令之前无序地执行指令。为了支持较深管线无序执行，处理器可实施比可由处理器的指令集架构支持的物理寄存器数目更大数目的物理寄存器。通常将通过使用物理寄存器号(PRN)地址来存取寄存器文件中实施的物理寄存器。但对于直接使用PRN地址的指令来说存在困难。举例来说，可用64个物理寄存器的PRN地址空间来实施支持IRN地址空间为16个寄存器的指令集架构的处理器。为了解决IRN地址空间与PRN地址空间之间的这种差异，处理器可使用重命名硬件来将指令中含有的IRN地址映射到物理寄存器号(PRN)地址。可通过使用具有标记、标记比较器和数据阵列的内容可寻址存储器(CAM)来完成这种映射。重命名硬件可将IRN地址用作标记，以用于CAM数据阵列中存储的物理寄存器。

使用CAM用于此类目的的问题在于，一般CAM实施方案中的CAM标记比较器在每次寄存器文件存取时都进行评估。对于高性能的实施方案，CAM比较器是动态设计，且在它们预充电和放电时消耗功率。此外，由于寄存器文件通常是多端口结构，所以每一端口上存在多个CAM比较器，从而进一步增加了功率汲取。

发明内容

在本发明的若干方面中，本发明认为需要一种提供受低功率内容可寻址存储器(CAM)控制的寄存器文件的技术。在一个方面，所述控制技术使用存储在CAM中的标记，所述标记是CAM的元件的地址，且所述标记在标记内具有描述处理器的操作状态的属性。标记比较器将所述标记与由处理器产生的地址进行比较。操作状态比较器将所述属性与处理器的当前操作状态进行比较，以确定是启用还是禁用所述标记比较器。

另一方面提出一种在基于内容可寻址存储器(CAM)的寄存器文件中选择寄存器地址比较器以将其禁用的方法。在这种方法中，基于结合基于CAM的寄存器文件利用的处理器的状态的知识，识别在给定存取时不可能匹配的寄存器地址比较器。识别出的寄存器地址比较器经控制，以使得它们进入低功率状态。如下文进一步详细描述提出本发明的其它方面。

从以下具体实施方式和附图中将获得对本发明的更完整理解，以及了解本发明的另外的特征和优点。

附图说明

图1是其中可有利地采用本发明的实施例的示范性无线通信系统的说明；

图2是根据本发明的复合处理器的方框图；

图3A是根据本发明用于在复合重命名寄存器文件中将指令寄存器号(IRN)映射到物理寄存器号(PRN)的示范性设备的说明，所述复合重命名寄存器文件具有重命名寄存器文件、映射单元、当前处理器状态寄存器(CPSR)和执行单元；

图3B是根据本发明用于在具有多个端口地址的复合重命名寄存器文件中将IRN映射到PRN的示范性设备的图形说明，所述复合重命名寄存器文件具有重命名寄存器文件、多个映射单元、CPSR和执行单元；

图4是根据本发明用于选择性地启用重命名寄存器文件中的内容可寻址存储器(CAM)标记比较器的过程的图形说明；以及

图5是根据本发明用于在复合重命名寄存器文件中将指令寄存器号(IRN)映射到物理寄存器号(PRN)的另一示范性设备的图形说明，所述复合重命名寄存器文件具有重命名寄存器文件(标记中具有有效位和最近使用的位)、映射单元、CPSR和执行单元。

具体实施方式

现将参看附图更充分地描述本发明，附图中展示本发明的若干实施例。然而，本发明可以各种形式体现，且不应理解为限于本文陈述的实施例。事实上，提供这些实施例以使得本揭示案将详尽且完整，且将向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。