[发明专利]一种双宽度指令系统的性能无损切换方法及其应用系统

权利要求书

1.一种双宽度指令系统的性能无损切换方法，其特征在于，该方法是在 双宽度指令系统中引入两个状态切换指令集合，该两个状态切换指令集合分别 是“宽-窄”状态切换指令集合和“窄-宽”状态切换指令集合，所述状态切换 指令集合中的指令在执行普通操作的同时，还执行切换处理器运行状态的功 能；

所述“宽-窄”状态切换指令集合中的指令是在32位指令的程序中频繁出 现，该指令在执行普通操作的同时，还执行切换处理器状态至窄指令状态的功 能；所述“窄-宽”状态切换指令集合中的指令是在可用16位指令表示的程序 片段最后频繁出现，在执行普通操作的同时，还执行切换处理器状态至宽指令 状态的功能；

进一步包括以下步骤：

状态切换指令的选取步骤，用于由代码分析工具依据设定的算法选择符合 设定条件的指令加入到状态切换指令集中；

微体系结构的设计步骤，用于在体系结构中引入状态切换指令集合以及双 宽度指令系统混合编码的结构设计；

混合编码生成步骤，用于在不破坏原有指令语义序列的基础上，将所有可 以转换的指令序列用状态切换指令和窄指令表示，生成最终的可执行目标文 件；

所述状态切换指令的选取步骤进一步包括：

步骤S101，分析工具维护两块存储空间来记录每个指令的权重；

步骤S102，选择出现频率最高的候选指令加入到相应状态切换指令集合 中；

步骤S103，对于程序中的每条候选指令，如果该候选指令与目前状态切 换集合中的一条指令有“可转换”关系，则存储空间中的相应项的值加一；

步骤S104，选择数组中值最大的项，并将它加入状态切换指令集合中， 如果状态切换指令集合中指令数少于给定总指令数，则转到步骤S103；否则， 结束；

所述步骤S103中，所述“可转换”关系的定义如下：当A是“宽-窄”状 态切换“候选指令”且B是“窄-宽”状态切换“候选指令”，且在程序二进 制代码中二者之间的所有指令都是“可被16位表示的”，则指令A与指令B 构成所述“可转换”关系。

2.根据权利要求1所述的双宽度指令系统的性能无损切换方法，其特征 在于，所述微体系结构的设计是对译码结构的设计，该译码结构的设计方式包 括统一译码和分离译码两种方式。

3.根据权利要求2所述的双宽度指令系统的性能无损切换方法，其特征 在于，所述统一译码方式是将从内存取到的32位指令首先通过16位解码器和 状态切换指令预解码器转换为相应的32位指令和状态设置信号，之后和原32 位指令一起通过多路选择器选择出当前指令，最后统一由32位译码器进行最 终的译码；所述分离译码方式，是将指令首先由16位、状态切换指令和32 位指令译码器分别译码，最后由多路选择器选择最终的译码结果。

4.根据权利要求1所述的双宽度指令系统的性能无损切换方法，其特征 在于，所述微体系结构的设计步骤中，混合编码指令序列是一条“宽-窄”状 态切换指令开始，中间有若干条16位指令，最后以一条“窄-宽”状态切换指 令作为结束。

5.根据权利要求1所述的双宽度指令系统的性能无损切换方法，其特征 在于，所述混合编码生成步骤进一步包括：

步骤S301，标记可以转换的指令；

步骤S302，将所述可以转换的指令相邻排列，标记确定要被转换的指令；

步骤S303，重新计算装载或跳转目标地址，输出最终的可执行目标文件。

6.一种实现上述权利要求1～5中任一项所述方法的应用系统，其特征在 于，包括一状态切换装置，该状态切换装置进一步包括：

一“宽-窄”状态切换模块，用于控制一“宽-窄”状态切换指令集合中的 指令在执行普通操作的同时，还执行切换处理器状态至窄指令状态的功能；及

一“窄-宽”状态切换模块，用于控制一“窄-宽”状态切换指令集合中的 指令在执行普通操作的同时，还执行切换处理器状态至宽指令状态的功能；

状态切换指令选取模块，用于由代码分析工具依据设定的算法选择符合设 定条件的指令加入到状态切换指令集中；

微体系结构设计模块，用于在体系结构中引入状态切换指令集合以及双宽 度指令系统混合编码的结构设计；

混合编码生成模块，用于在不破坏原有指令语义序列的基础上，将所有可 以转换的指令序列用状态切换指令和窄指令表示，生成最终的可执行目标文 件；

状态切换指令选取模块，进一步包括：

权重记录子模块，用于分析工具维护两块存储空间来记录每个指令的权 重；

指令加入子模块，用于选择出现频率最高的候选指令加入到相应状态切换 指令集合中；

指令处理子模块，用于对程序中的每条候选指令，如果该候选指令与目前 状态切换集合中的一条指令有“可转换”关系，则存储空间中的相应项的值加 一；

选择处理子模块，用于选择数组中值最大的项，并将它加入状态切换指令 集合中，如果状态切换指令集合中指令数少于给定总指令数，则转由所述指令 处理子模块处理；

所述“可转换”关系的定义如下：当A是“宽-窄”状态切换“候选指令” 且B是“窄-宽”状态切换“候选指令”，且在程序二进制代码中二者之间的 所有指令都是“可被16位表示的”，则指令A与指令B构成所述“可转换” 关系。