[发明专利]计算机系统

说明书

本申请是申请日为2003年8月27日、申请号为“03820508.4”(国际申请号为PCT/JP2003/010891)、名称为“计算机系统”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种通过实现高度的指令级别的并行性，而能够实现高性能的创新结构的计算机方式。

背景技术

以往，作为通用计算机已经实用化的计算机方式，可以被大致分成堆栈式计算机和基于寄存器的计算机两种。堆栈式计算机，尽管程序的编码尺寸很小，在快速中断处理、上下文转接方面具有优势，但实现快速化却有困难。另一方面，尽管基于寄存器的计算机比较容易实现快速化，但在其它方面与堆栈式计算机相比劣势很多。

堆栈式计算机与基于寄存器的计算机不存在相互之间的程序的互换性，而且如上面所述的，无论哪种方式，都不具有绝对的优势。

现有技术中，通过堆栈操作，堆栈的下部不动而最上位(对应于最上位的入口/寄存器)移动，因此，必须有用于表示最上位的寄存器，一般要设置被称为TOS(Top of Stack)的寄存器。在例如申请号为01814965.0的中国专利所公开的技术中，设置了PP-A作为上述寄存器。

发明内容

本发明为解决现有技术的问题而做出，其目的在于：实现一种与堆栈式计算机的指令格式和基于寄存器的计算机的指令格式都具有亲合性，且能实现高性能的计算机方式。

根据本发明的一个方面，提供了一种计算机系统，具有：构成为可在各入口中保持数据的数据文件、和构成为可在各入口中保持该数据文件的入口地址的正向映射文件，并且按无序方式执行，该计算机系统具备用于构成操作数堆栈的先行状态的先行堆栈管理系统，该操作数堆栈的先行状态构成为，在每次发行指令/指令群时，在该正向映射文件中进行调整，以使得特定的入口总是对应于操作数堆栈的最上位，而与操作数堆栈的最上位以下的各个要素相对应的入口，按照地址的顺序，接续于该特定的入口之后。

根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机系统，按无序方式执行，并具有：数据存储机构，包括分别可保持数据的多个寄存器；和先行映射机构，包括分别可保持该数据存储机构的寄存器号码的多个寄存器，该计算机系统具备用于构成操作数堆栈的先行状态的先行堆栈管理系统，该操作数堆栈的先行状态构成为，在每次发行指令/指令群时，在该先行映射机构中进行调整，以使得特定的寄存器总是对应于操作数堆栈的最上位，而与操作数堆栈的最上位以下的各个要素相对应的寄存器，按照寄存器号码的顺序，接续于该特定的寄存器之后。

本发明中的计算机方式，基本上与可按无序(out-of-order)方式执行的超标量体系结构相同，其采用了长的位长度的指令格式，在其中可以记述操作群的内容以及虚拟的操作数堆栈或逻辑寄存器群的状态改变的内容。

本发明中的计算机系统，具有用于将数据写入各入口的数据保存装置，用于将数据保存装置的入口地址写入各入口的正向映射保存装置及完成映射保存装置，用于通过各个指令的映射保存装置的状态改变的内容写入各入口的状态改变队列，分别与状态改变队列的各个入口相对应而设置的保存操作群的执行状态的状态保存装置群，和将已发出的操作按无序方式进行处理的装置。尽管可以考虑到将上述已发出的操作按无序方式处理的手段有各种构成，但其基本上是通过作为保存已发出的操作内容的缓冲器的操作窗口，及执行操作的功能单元群等实现的。

本发明的计算机系统在每一循环中发出一个命令，并执行正向映射保存装置的内容改变，其改变的内容向状态改变队列的写入，以及操作群的发出(向操作窗口进行写入)。在发出产生结果数据的操作的情况下，应该保存结果数据的数据保存装置的入口被重新分配，其将成为目标寄存器。另外，在被发出的各个操作中，作为源寄存器的，是地址通过访问正向映射保存装置而被得到的数据保存装置的入口，或者，在相同指令中所包含的操作中的作为目标寄存器而被分配的数据保存装置的入口。

已发出的操作分别按无序的方式通过任意一个功能单元来执行，如果正常完成，则与此相对应地对上述状态保存装置群的对应部分进行重写。

通过相对应的状态保存装置，指示基于和状态改变队列的前端的入口内容相同的指令的发出的操作全部正常完成之后，根据状态改变队列前端入口的内容，应该对发出该指令时的正向映射保存装置的改变内容进行再现，并进行完成映射保存装置的内容改变，从该状态队列中去掉上述前端的入口。