[发明专利]一种单发射五级流水处理器的精确异常处理方法

权利要求书

1.一种单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，包括以下操作：

在取指单元IF、译码取指单元ID、执行取指单元EX、存储器访问取指单元M、写回取指单元WR五个单元之间设置流水级间寄存器组，流水级间寄存器组中含有异常标志寄存器和指令废除标志寄存器；在取指单元IF中增设异常检测模块（516）、多输入或门（514）、多路选择器（515）、功耗控制模块（526）和快速响应模块（517）；

流水级间寄存器组分别输出执行级异常标识信号、存储器访问级异常标识信号、写回级异常标识信号至多输入或门（514）相或；多输入或门（514）输出至异常检测模块（516），异常检测模块（516）的三个输出指令选择信号（518）、指令无效标志信号（522）和停止取指标志信号（521）分别至多路选择器（515）、功耗控制模块（526）和指令缓冲存储器（529）；

多路选择器（515）根据异常检测模块（516）的输出信息，从取指单元IF的指令缓冲存储器（529）输出或快速响应模块（517）的输出选择其中之一输出给译码单元ID；功耗控制模块（526）根据指令无效标志信号（522），输出指令废除信号annul（527）给译码单元ID；指令缓冲存储器（529）根据停止取指标志信号（521），对流水线使能信号进行控制；

当精确异常发生时，禁止处理器向主存请求指令，将快速响应模块（517）中提供的单周期指令送入译码取指单元ID，同时给出指令无效的标志信号，标志信号随着无效指令依次向下一个流水逻辑块传递，无效标志信号防止各流水逻辑块内的组合逻辑翻转。

2.如权利要求书1所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，流水级间寄存器所输出的异常标识信号输出至多输入或门（514）相或，然后输出至异常检测模块（516）；

当异常检测模块（516）输出无效时，多路选择器（515）选来自主存或者指令缓冲存储器（529）的输出至译码级，同时置停止取指信号（521）和指令无效标志信号（522）无效，继续从指令缓冲存储器（529）或者主存取指令；

当异常检测模块（516）输出有效时，多路选择器（515）选择快速响应模块（517）给出的单周期指令至译码级，同时置停止取指信号（521）和指令无效标志信号（522）有效，停止向指令缓冲存储器（529）或者主存请求指令，待产生异常的指令彻底流出流水线处理器时，处理器恢复正常取指。

3.如权利要求1所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，所述的异常标志寄存器均为带使能端的一位寄存器，异常标志寄存器的使能端有效时，才能够寄存数据。

4.如权利要求1所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，所述的快速响应模块（517）在精确异常发生时，提供一个单周期指令输出至多路选择器（515）；所述的单周期指令为处理器指令集内的任意单周期指令。

5.如权利要求1所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，所述的指令缓冲存储器的输出指令与PC值相对应，该指令来自指令缓冲存储器（529）或者主存。

6.如权利要求1所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，当停止取指标志信号（521）有效时，则流水线中出现异常，停止向指令缓冲存储器（529）继续取指；指令缓冲存储器（529）检测到停止取指标志信号（521）有效时，置处理器的流水使能信号有效；

当指令选择信号（518）有效时控制多路选择器（515）输出快速响应模块（517）的输出指令至译码单元ID；

当无效标志信号（522）有效时功耗控制模块（526）会输出有效的指令废除信号annul（527）至译码单元ID。

7.如权利要求6所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，指令废除信号annul与原写回单元生成的annul_all信号相连接。

8.如权利要求1所述的单发射五级流水处理器的精确异常处理方法，其特征在于，指令缓冲存储器（529）检测到停止取指标志信号（521）有效时，置处理器的流水使能信号有效，同时停止向处理器提供指令，当停止取指标志信号无效时，保持原有控制逻辑；

多路选择器（515）检测到指令选择信号（522）有效时，选择快速响应模块（517）的输出指令至译码单元ID，否则选择来自指令缓冲存储器或者主存的指令至译码单元ID；

功耗控制模块（526）检测到无效标志信号有效时，置指令废除信号annul有效，否则置annul无效，annul输出至译码单元ID，且随着指令流水不断向写回单元WR传递，各流水单元的annul有效时，流水单元内的组合逻辑停止动作。