[发明专利]指令处理装置、方法及其使用的执行控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术，更具体地说，涉及处理计算机指令的装置和 方法。

背景技术

在计算机中，某些指令的执行时间不仅相对较长，而且是不可预知的。 例如输入/输出(I/O，Input/Output)指令，完成其所需的时间取决于许多 外部因素，比如在多设备共用一条总线的情况下，就必须等到总线空闲的 时候才能完成当前的I/O指令。也就是说，I/O指令的完成时间对于处理 器来说是不可知的。对于这类完成时间不可知的指令，如果在发出指令后 等待该指令完成才进行后续的工作，会导致性能的不稳定。因此，需要一 定的处理方法来应对这一情况。

一种处理方法是，在发出这类完成时间不可知的指令后，处理器先进 行其它与该指令的执行结果无关的工作，在这类完成时间不可知的指令完 成时产生中断，触发处理器进行后续处理。但是中断会引发大量的上下文 切换(context switch)开销，因此会提高工作负载。另一种处理方法是， 在编制程序时，在这类完成时间不可知的指令之后设置一个条件循环监控 例程，由该例程监控是否在规定时限内完成指令的执行；如果在所述规定 时限届满的时候指令尚未完成，则该例程返回错误报告供处理器处理。这 种方法可以将完成时间不可知的指令的执行时间控制在一预定的时间之 内，但是监控例程的运行同样需要消耗处理器资源，相当于处理器处于负 载状态，因此会产生不必要的能耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了处理指令的装置和方法以及用于该装置或方 法的执行控制装置，在控制指令执行时间的同时，既不产生额外的工作负 载，又不产生不必要的能耗。

所述指令处理装置的指令中包括表示该指令预定执行时间的数据域， 该指令处理装置包括：执行控制模块，用于判断当前指令的处理时间是否 超过所述预定执行时间并将判断结果发送给执行模块，并且在当前指令执 行期间调整指令处理装置为运行在低能耗状态；和

执行模块，用于在开始执行当前指令时启动所述执行控制模块，并且 在所述执行控制模块判断出当前指令的处理时间超过所述预定执行时间的 情况下中止执行该指令。

所述执行控制模块可以独立于指令处理装置，从而成为执行控制装置。

所述指令处理方法在指令中设置表示预定执行时间的数据域，在开始 执行当前指令时，按照所述数据域的值装载并启动定时器，并且在定时器 计时期间调整指令处理装置为运行在低能耗状态。在定时器结束时，当前 指令的执行被中止。

由于避免了采用中断机制，因此不会产生额外的工作负载。所述执行 控制模块由硬件实现，特别地，判断当前指令的处理时间是否超过所述预 定执行时间由硬件定时器实现，因此指令执行装置中不需要运行循环监控 例程，从而不会由于运行该监控例程导致的指令处理装置负载而产生不必 要的能耗。进一步，由于在指令执行期间，与执行当前指令无关的各模块 均停止工作或者工作在较低的时钟频率下，因此进一步降低了指令处理装 置的能耗。

附图说明

图1是典型的指令处理装置的框图。

图2是根据本发明实施例一的指令处理装置的框图。

图3是根据本发明实施例二的指令处理装置的框图。

图4是根据本发明实施例的指令处理方法的流程图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明提供的指令处理装置和方法以及用于该装置 或方法的执行控制装置。

图1是典型的指令处理装置框图。

要处理一条指令，通常需要四个阶段。第一个阶段是预取，即根据例 如程序计数器的值，将待执行的指令取出；第二个阶段是解码，即将待执 行指令翻译成能够被指令处理装置实际执行的代码；第三个阶段是执行； 第四个阶段是返回执行结果。对于输入指令来说，返回的是从外部输入的 数据，而对于输出指令来说，返回的可以是输出完成的报告。这四个阶段 对应于图1中的四个模块101、102、103和104，这些模块都在时钟模块 100的驱动下工作。在现代的指令处理装置中，通常这四个阶段是流水线 式进行的，例如当前一条指令进入解码阶段时，后一条指令就可以进入预 取阶段。

图2是根据本发明实施例一的指令处理装置框图。