[发明专利]VLIW处理器的虚拟功能单元

说明书

技术领域

本发明涉及微型计算机系统，更具体地，涉及具有带旁路网络的许多发起槽的VLIW处理器，并且其中，针对带旁路网络的两个或更多个发起槽来虚拟化单个物理功能处理器单元。

背景技术

在过去的50年中，处理器设计已取得了显著的进步。总体上增大半导体电路密度允许使用更少的组件并以降低了的成本实现更高的性能级别。当利用CMOS工艺技术来实现时，低功率的实现方式变得可能。

针对音频和视频处理的嵌入式消费者市场是受成本驱动的。最初利用专用硬件实现了这样的设备，该专用硬件可以以比利用可编程处理器的可能价格更低的价格提供所需的性能。随后，较新音频和视频标准的增加的复杂度使可编程性在经济方面变得更加可行，并且由专门用途处理器提供的更高性能级别使可编程性变得极为可行。

在过去，可以利用专用硬件经济地实现MPEG2视频处理。但是更新、更高性能的H.264/AVC视频处理目前最好由专门用途(领域)处理器来完成。因此，最近的消费设备目前包括超过1960年代IBM大型机相应性能级别的可编程处理性能级别。低功率处理器实现方式使电池供电的移动电话和其他便携式设备变得可行。

TM3270是NXP(前飞利浦)半导体TriMedia架构族中的最新的媒体处理器。TM3270是针对视频和音频处理的专门用途领域处理器并针对嵌入式消费者市场提供了可编程媒体处理平台。详见J.W.van deWaerdt，The TM3270 Media-processor，pp.183，October 2006，ISBN90-9021060-1，PhD Thesis(BibTeX)。在互联网上从http://ce.et.tudelft.nl/publicationfiles/1228_587_thesis_JAN_WILLEM.pdf下载。

典型地，超长指令字(VLIW，very long instruction word)处理器是静态调度处理器，例如NXP TM3270和德克萨斯仪器公司TMS320C6x。通过编译器/调度器在“编译”时间而非“执行”时间完成向VLIW处理器发起槽和功能单元的操作的分配。通过诸如超标量(super-scalar)处理器之类的运行时间调度处理器来完成“执行”时间处的分配。因此，编译器/调度器必须详细地了解VLIW处理器的发起槽和功能单元。

如图1A所示，在典型的4发起槽的VLIW处理器中，四种不同类型的功能单元可用于VLIW编译器/调度器。例如，发起槽1：算术逻辑单元(ALU)；发起槽2：浮点算术单元(FALU)；发起槽3：用于桶形移位器操作的移位器；以及，发起槽4：用于加载和存储操作的LS。

源操作数将来自统一寄存器堆，并且，操作结果被放入相同的寄存器堆中。如果每一功能单元采用单个周期来执行操作，则这里能够更简单地解释编译器/调度器的功能。参见表I。每个NOP指示无操作且由于关联发起槽没有执行操作而成为资源浪费。因此，插入越少的NOP就越好。

表I