[发明专利]寄存器写冲突检测方法及装置、以及处理器

说明书

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，更具体地说，本发明涉及一种用于指令发射的寄存器写冲突检测方法及寄存器写冲突检测装置，此外，本发明还涉及一种采用了该用于指令发射的寄存器写冲突检测方法或装置的处理器。

背景技术

现代处理器一般采用流水线技术来提高处理器的处理速度。流水线技术是指在程序执行时多条指令重叠进行操作的一种准并行处理实现技术。更具体地说，流水线技术将一条指令执行过程分为多个阶段，其中在不同阶段执行不同指令，从而实现指令的并行，由此可以提高处理器的处理速度。

现有的处理器流水线发射机制，主要有乱序发射和顺序发射两种。

一方面，通常的乱序发射机制主要是为了改善指令流水线的性能。更具体地说，在乱序发射机制的情况下，只要指令就绪，就可以发射指令，当指令执行完，写入物理寄存器文件。但是，这种乱序发射的问题是，由于未考虑指令完成的时机，因此存在多条指令同时写物理寄存器文件的可能，需要实现多个写端口，从而增大了物理寄存器文件的复杂性。

另一方面，通常的顺序发射机制主要是为了降低指令流水线的复杂性。更具体地说，在顺序发射机制中，指令就绪后，要等前面已经发射的指令执行完后才能继续发射。虽然顺序发射降低了物理寄存器文件的复杂性，只要实现一个写端口，但是也降低了指令流水线的效率。

因此，希望能够提供一种可利用较少的硬件复杂性实现指令的乱序发射来提高指令流水线的效率的技术方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种可利用较少的硬件复杂性实现指令的乱序发射来提高指令流水线的效率的用于指令发射的寄存器写冲突检测方法、以及采用了该用于指令发射的寄存器写冲突检测方法的处理器。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于指令发射的寄存器写冲突检测方法，其包括：第一步骤，用于初始地对写有效队列进行重置，以便将写有效队列中的数据位置都重置为表示允许发射指令的写有效位值；第二步骤，用于获取处于指令准备发射状态的指令的指令执行延迟；第三步骤，用于读取写有效队列中与所述处于指令准备发射状态的指令的指令执行延迟等时长的队列位置的写有效位值，所述写有效位值表示允许发射指令或者表示不允许发射指令；第四步骤，用于判断所读取的写有效队列读取的写有效位值表示允许发射指令还是不允许发射指令；第五步骤，用于在所述第四步骤中判断读取的值表示允许发射指令时允许发射所述处于指令准备发射状态的指令；第六步骤，用于在第五步骤之后在写有效队列中与处于指令准备发射状态的指令的指令执行延迟等时长的位置处设置不允许发射指令的写有效位值；以及第七步骤，用于在所述第四步骤中判断读取的值为不允许发射指令时不允许发射所述处于指令准备发射状态的指令。

优选地，根据本发明第一方面所述的用于指令发射的寄存器写冲突检测方法还包括：第八步骤，其在所述第六步骤或所述第七步骤之后执行，用于使所述写有效队列向队列头逻辑移位一位，并且在所述写有效队列的队列尾的位置处设置一个表示允许发射指令的写有效位值。

优选地，在根据本发明第一方面所述的用于指令发射的寄存器写冲突检测方法中，所述寄存器写冲突检测方法在执行完所述第八步骤之后回到所述第二步骤。

优选地，在根据本发明第一方面所述的用于指令发射的寄存器写冲突检测方法中，数值“0”表示允许发射指令的写有效位值，并且数值“1”表示不允许发射指令的写有效位值。

根据本发明的第二方面，提供了一种采用了根据本发明第一方面所述的用于指令发射的寄存器写冲突检测方法的处理器。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于指令发射的寄存器写冲突检测装置，其包括：存储单元，其中存储了与指令的最长的指令执行延迟等长的写有效队列；以及控制单元，用于执行下述操作：初始地对写有效队列进行重置，以便将写有效队列中的数据位置都重置为表示允许发射指令的写有效位值；获取处于指令准备发射状态的指令的指令执行延迟；读取写有效队列中与所述处于指令准备发射状态的指令的指令执行延迟等时长的队列位置的写有效位值，所述写有效位值表示允许发射指令或者表示不允许发射指令；判断所读取的写有效队列读取的写有效位值表示允许发射指令还是不允许发射指令；在判断读取的值表示允许发射指令时，允许发射所述处于指令准备发射状态的指令，并在写有效队列中与处于指令准备发射状态的指令的指令执行延迟等时长的位置处设置不允许发射指令的写有效位值；以及在判断读取的值为不允许发射指令时不允许发射所述处于指令准备发射状态的指令。