[发明专利]微运算处理系统及其数据写入方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种微运算处理系统及其数据写入方法；更明确地说，本发明是关于一种能防止写后写(write after witre)数据危障(data hazard)的微运算处理系统及其数据写入方法。

背景技术

已知技术中，中央处理单元(Central Processing Unit)为增进数据处理的效益，便有了管线(pipe line)的发展与设计，而基础的管线设计原理主要将中央处理单元的动作分为：取出基本指令(fetch)、将基本指令解码成微指令(decode)、取出操作元(fetch operands)、执行微指令(execute)以及执行结果写回(write back)五部分。中央处理单元则可利用此设计，于基本指令进行完第一步的动作且欲进行第二步动作时，同步进行下一基本指令的第一步动作，如此一来，则可免除于传统中央处理单元中，需等待基本指令完整执行过后，才能进行下一基本指令的操作的时间延迟。

而随着管线的设计与发展，除了最初基本指令依序执行的态样，随后更发展出能够进行乱序执行(Out-Of-Order)的中央处理单元，其主要特征在于将基本指令解码为数个微运算后，可不需依序将微运算交由中央处理单元处理，而仅需通过重新排序缓冲器(Reorder Buffer)记录微运算整体的执行过程，并在微运算的结果欲写回暂存器时，根据执行过程的记录重新安排其写回顺序，藉以确认数据的正确性。如此一来，利用乱序执行的中央处理单元即可更有弹性地进行工作的分派，且更进一步地增加中央处理单元使用的效率。

然而，使用乱序执行的中央处理单元，必须确保上述重新排序缓冲器的正常运作，以避免写后写数据危障的发生。换句话说，使用乱序执行的中央处理单元必须能确保微运算分散于管线中处理时，不会产生后续数据写回暂存器的错误问题，则乱序执行的中央处理单元必须注意电路的设计与安排，因若数据产生错误，轻微者可清除管线中全部的指令重新处理，严重者可导致程序后续的错误。

而为了更提升中央处理单元的执行效率，乱序执行的复杂度也相对地提升，除了硬件上电路的设计将会以等比级数的复杂度成长之外，也不能够保证其效益会成正比的成长，因若乱序执行的过程太过于复杂，意味着中央处理单元将花费更多的时间于处理微指令之间写回动作的协调。

鉴于上述，如何解决乱序执行时过度复杂的电路设计且能同时确保数据处理的正确性及效益乃业界亟需解决的问题。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种微运算处理系统，其包含多个暂存器、一处理器以及一控制模块。各该暂存器界定至少一逻辑储存区域。该处理器用以执行一第一微运算，其中该第一微运算的一目标区域为该等逻辑储存区域其中之一，该目标区域前次被一第二微运算更新，且该第一微运算及该第二微运算各自具有一识别编号。该控制模块用以根据该第一微运算的该识别编号及该第二微运算的该识别号码，判断该第一微运算的执行顺序是晚于该第二微运算的执行顺序，且用以于该处理器执行该第一微运算后，记录该目标区域被该第一微运算更新。

本发明的另一目的在于提供一种用于一微运算处理系统的数据写入方法。该微运算处理系统适可存取多个暂存器，各该暂存器界定至少一逻辑储存区域。该方法包含下列步骤：(a)执行第一微运算，该第一微运算的一目标区域为该等逻辑储存区域其中之一，该目标区域前次被第二微运算更新，该第一微运算及该第二微运算各自具有一识别编号；(b)根据该第一微运算的该识别编号及该第二微运算的该识别号码，判断该第一微运算的执行顺序是晚于该第二微运算的执行顺序；以及(c)记录该目标区域被该第一微运算更新。

本发明的又一目的在于提供一种微运算处理系统，其包含多个暂存器、一处理器以及一控制模块。各该暂存器界定至少一逻辑储存区域。该处理器用以执行一微运算，其中该微运算的一目标区域为该等逻辑储存区域其中之一。该控制模块用以判断该目标区域的该目标区域未被更新，且用以于该处理器执行该微运算后，记录该目标区域被该微运算更新。

本发明的再一目的在于提供一种用于一微运算处理系统的数据写入方法。该中央处理器适可存取多个暂存器，各该暂存器界定至少一逻辑储存区域。该方法包含下列步骤：(a)执行一微运算，该微运算的一目标区域为该等逻辑储存区域其中之一；(b)判断该微运算的该目标区域未被更新；以及(c)记录该目标区域被该微运算更新。