[发明专利]一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法

权利要求书

1.一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征如下：

1)根据汇编指令的不同类型动态选择普通单指令单数据乘法、单指令多数据乘法、多指令多数据乘法或高精度乘法；

2)上述四种乘法采用流水线设计；

3)将上述四种乘法运算分别分离为操作数准备和数据运算两个阶段，各个阶段单独处理；

4)多模式媒体增强流水线乘法单元的每个数据通路均能进行乘法和乘累加操作；

5)对于乘法单元的高精度乘法数据通路，通过增加流水线的深度，提高整体的性能；

6)多模式媒体增强流水线乘法单元设置整数和小数两种运算模式；

7)在乘累加运算中，对乘法运算后得到的中间结果进行了保护位的扩展，扩大加法运算的区间；

8)设置指令退休缓冲区，支持乘法和乘累加指令快速退休；

9)高位寄存器和低位寄存器物理上相互独立，逻辑上相连。

2.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的根据汇编指令的不同类型动态选择普通单指令单数据乘法、单指令多数据乘法、多指令多数据乘法或高精度乘法：在媒体处理器指令集中，增加支持相应模式的汇编指令集，用户通过简单调用不同类型的指令，硬件自动选择对应的模式进行运算；单指令单数据模式指单条指令操作单个数据；单指令多数据模式指单条指令同时对多个数据进行操作；多指令多数据模式指同时执行多条指令对于多个数据进行操作；高精度乘法指操作数的宽度比普通乘法操作数宽的乘法操作，结果的精度也比普通乘法高。

3.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的上述四种乘法采用流水线设计：分别将普通单指令单数据乘法、单指令多数据乘法、多指令多数据乘法或高精度乘法运算划分为若干步骤，每个时钟周期，流水线各级的硬件可并行执行不同指令的不同操作。

4.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的将上述四种乘法运算分别分离为操作数准备和数据运算两个阶段，各个阶段单独处理：从抽象层次上将操作数的准备和数据的运算的过程相互独立，分别将其分配到不同的流水线级中，进行并行操作。

5.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的多模式媒体增强流水线乘法单元的每个数据通路均能进行乘法和乘累加操作：每个数据通路作为单独的数据运算逻辑单元可以做乘法操作，也支持乘累加的运算，乘累加运算复用了乘法功能单元。

6.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的多模式媒体增强流水线乘法单元设置整数和小数两种运算模式：乘法器根据用户配置，通过改变硬件数据通路的控制逻辑，分别执行小数的乘法和整数的乘法运算。

7.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的在乘累加运算中，对乘法运算后得到的中间结果进行了保护位的扩展，扩大加法运算的区间：在累加运算中，对于每个乘法中间结果进行相应的符号位扩展，符号位扩展增加加法运算的精度，保证累加结果在一定的范围内不产生溢出。

8.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的设置指令退休缓冲区，支持乘法和乘累加指令快速退休：乘法单元中设计了专用的退休缓冲区，主要用于控制指令在主流水线未干预情况下快速退休。

9.根据权利要求1所述的一种支持多模式的媒体增强流水线乘法单元设计方法，其特征是所述的高位寄存器和低位寄存器物理上相互独立，逻辑上相连：高位寄存器和低位寄存器在物理上是独立的，分别对应不同的数据通路输入的结果；在逻辑上，在对应高精度的乘法和乘累加的运算，由于结果宽度增加，因此高位寄存器被用来存放结果的高位结果信息，低位寄存器用来存放低位结果信息，两者在逻辑上保持联系。