[发明专利]向量查表方法以及处理器

说明书

技术领域

本发明涉及计算机设计领域，更具体地说，本发明涉及一种向量查表方法以及采用了该向量查表方法的处理器。

背景技术

随着超级计算机发展，单指令多数据的向量计算指令成为提高系统峰值性能的关键技术。但是，受存储器端口的限制，现有技术的通用处理器中无法并行实现与向量计算指令匹配的向量查表指令。实际上，在现有技术的通用处理器中，通常通过将向量查表操作拆分成多次移位和装载操作来实现。

具体地说，在现有技术的通用处理器中，平均每个元素查表对应三个操作：将偏移值从特定指令字段（DISP_V$）中移至低位；发送普通装载指令（LOAD）获取元素查询结果；将查询结果移至高位。

在上述现有技术的上述操作过程中，向量查表操作实现的过程需要反复进行向量、标量转换，占用通用寄存器资源，影响流水线性能。

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，提供一种在普通单端口或双端口存储器上实现快速向量查表的方法以及处理器，以解决现有技术的实现中，需要反复向量、标量转换，占用通用寄存器资源，影响流水线性能的技术问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种向量查表方法，其包括：设置多次查表指令，使所述多次查表指令依次包括第一多次查表指令字段、第二多次查表指令字段、第三多次查表指令字段、以及第四多次查表指令字段；以及利用所述多次查表指令来进行向量查表操作；其中，所述第一多次查表指令字段用于标示向量查表操作，所述第二多次查表指令字段指定的寄存器内容为查询基地址，第二、第三多次查表指令字段为源操作数寄存器的索引号，第四多次查表指令字段为目标寄存器的索引号；所述第三多次查表指令字段指定的寄存器内容包含多个待查向量元素的偏移段，所述第四多次查表指令字段表示查表结果的目标寄存器地址，并且其中，根据基地址和各段偏移值计算每个待查向量元素的目标地址；所述第四多次查表指令字段指定存放最终查询结果的单个目标寄存器。

优选地，所述向量查表方法还包括：在处理器的指令流处理操作过程中，当提取了所述多次查表指令时，处理器将所述多次查表指令解释为多个一次查表指令。一次查表指令的数量等于多次查表指令中的待查向量元素个数。

优选地，在所述向量查表方法中，目标寄存器中向量查表结果的元素个数等于待查向量元素的偏移值的个数；且偏移值在寄存器中的位置规定了对应元素最终在目标寄存器中的位置。

优选地，在所述向量查表方法中，所述一次查表指令依次包括第一一次查表指令字段、第二一次查表指令字段、第三一次查表指令字段、第四一次查表指令字段、以及第五一次查表指令字段；其中，所述第一一次查表指令字段用于标示单次向量查表操作；所述第二、第三一次查表指令字段为源操作数寄存器；所述第四一次查表指令字段为本次待查向量元素偏移段在所述多次查表指令中的索引值；所述第五一次查表指令字段为目标寄存器。所述第二一次查表指令字段指定的寄存器内容为查询基地址；所述第三一次查表指令字段指定的寄存器内容包含多个待查向量元素的偏移段，其中根据基地址和各段偏移值计算每个待查向量元素的目标地址；所述第四一次查表指令字段为本次待查向量元素偏移段在所述多次查表指令中的索引值；所述第五一次查表指令字段为查表结果的目标寄存器地址，其指定的单个目标寄存器存放最终向量查表结果。

优选地，在所述向量查表方法中，将一个多次查表指令的结果一次性地写回目标寄存器。

根据本发明的第二方面，提供了一种处理器，其利用所述多次查表指令来进行向量查表操作，其中，所述多次查表指令依次包括第一多次查表指令字段、第二多次查表指令字段、第三多次查表指令字段、以及第四多次查表指令字段；并且其中，所述第一多次查表指令字段用于标示向量查表操作，所述第二多次查表指令字段指定的寄存器内容为查询基地址，所述第三多次查表指令字段指定的寄存器内容包含多个待查向量元素的偏移段，所述第四多次查表指令字段表示查表结果的目标寄存器地址，其中，根据基地址和各段偏移值计算每个待查向量元素的目标地址；所述第四多次查表指令字段指定的寄存器内容为向量查表结果。

优选地，在处理器的指令流处理操作过程中，当提取了所述多次查表指令时，处理器将所述多次查表指令解释为多个一次查表指令。一次查表指令的数量等于多次查表指令中的待查向量元素个数。

优选地，目标寄存器中向量查表结果的元素个数等于待查向量元素的偏移段值的个数，且偏移值在寄存器中的位置规定了对应元素最终在目标寄存器中的位置。