[发明专利]具有面向全分布式超长指令字的高能效局部互连结构的装置

权利要求书

1.一种面向全分布式超长指令字的高能效局部互连结构，由n个功能单元通过局部互连网络连接而成，n个功能单元表示为ALU0、ALU1、ALU2、…、ALUn-1；其特征在于n个功能单元通过局部互连网络连接成对称式的局部互连结构，即功能单元将结果输出供给自身以及与该功能单元具有相邻连接关系的若干个功能单元；在对称式局部互连结构中共有n个功能单元和n条总线，采用1tok局部互连结构，k小于等于n-1；1tok局部互连结构是指功能单元ALU0的输出端口连接到0号总线，将结果输出至0号总线，ALU0、ALU1、ALU2、…、ALUk-1的输入端与0号总线相连，能够获得0号总线上的数据，即ALU0的结果输出可以供给ALU0、ALU1、ALU2、…、ALUk-1；功能单元ALU1的输出端口连接到1号总线，将结果输出至1号总线，ALU1、ALU2、ALU3、…、ALUk的输入端与1号总线相连，能够获得1号总线上的数据，即ALU1的结果输出可以供给ALU1、ALU2、ALU3、…、ALUk；功能单元ALUi的输出端口连接到i号总线，将结果输出至i号总线，ALUi、ALUi+1、ALUi+2、…、ALUi+k-1的输入端与i号总线相连，能够获得i号总线上的数据，即ALUi的结果输出可以供给ALUi、ALUi+1、ALUi+2、…、ALUi+k-1，其中i小于等于n-1；功能单元ALUn-2的输出端口连接到n-2号总线，将结果输出至n-2号总线，ALUn-2、ALUn-1、ALU0、…、ALUk-3的输入端与n-2号总线相连，可以获得n-2号总线上的数据，即ALUn-2的结果输出可以供给ALUn-2、ALUn-1、ALU0、…、ALUk-3；功能单元ALUn-1的输出端口连接到n-1号总线，ALUn-1、ALU0、ALU1、…、ALUk-2的输入端与n-1号总线相连，可以获得n-1号总线上的数据，即ALUn-1的结果输出可以供给ALUn-1、ALU0、ALU1、…、ALUk-2；1tok局部互连结构的各功能单元之间采用间接通信模式，功能单元ALUi的输入寄存器端口通过各自的k选1多路选择器连接i号总线、i+1号总线、i+2号总线、…、i+k-1号总线；ALUi+1的输入寄存器端口通过各自的k选1多路选择器连接i+1号总线、i+2号总线、i+3号总线、…、i+k号总线；ALUi+2的输入寄存器端口通过各自的k选1多路选择器连接i+2号总线、i+3号总线、i+4号总线、…、i+k+1号总线；…；功能单元ALUi+k-1的输入寄存器端口通过各自的k选1多路选择器连接i+k-1号总线、i+k号总线、i+k+1号总线、…、i+2k-2号总线；功能单元ALUi+k的输入寄存器端口通过各自的k选1多路选择器连接i+k号总线、i+k+1号总线、i+k+2号总线、…、i+2k-1号总线；ALUi与ALUi+k-1通过i+k-1号总线互连，与ALUi+k之间没有存在互连的总线；当ALUi和ALUi+k之间需要发生通信时，需要通过ALUi+k-1来进行；在第t拍时，首先ALUi将要进行通信传输的变量送到i+k-1号总线，ALUi+k-1的寄存器组通过多路选择器从i+k-1号总线上取得要传输的变量，送入ALUi+k-1；在t+1拍时，ALUi+k-1功能单元执行复制操作将变量输出到与ALUi+k互连的总线上；在t+2拍时，ALUi+k从总线上读入需要与ALUi进行通信传输变量。

2.如权利要求1所述的一种面向全分布式超长指令字的高能效局部互连结构，其特征在于所述面向全分布式超长指令字的高能效局部互连结构采用的局部互连结构为1to3，1to3局部互连结构为：每个功能单元的输入端与两个寄存器组直接相连，从寄存器组得到操作数；每个功能单元的两个寄存器组分别通过一个三选一多路选择器与对应的三条总线相连，获得总线上的数据；功能单元ALU0的输出端与0号总线相连，可以供给ALU0、ALU1、ALU2，即ALU0、ALU1、ALU2的输入寄存器端口通过三选一多路选择器连接0号总线，可以获得0号总线上的数据；功能单元ALU1的输出端口连接到1号总线，ALU1、ALU2、ALU3的输入寄存器端口通过三选一多路选择器与1号总线相连，可以获得1号总线上的数据，ALU1的结果输出可以供给ALU1、ALU2、ALU3；功能单元ALUi的输出端口连接到i号总线，ALUi、ALUi+1、ALUi+2的输入寄存器端口通过三选一多路选择器与i号总线相连，可以获得i号总线上的数据，ALUi的结果输出可以供给ALUi、ALUi+1、ALUi+2，其中i小于等于n-3；功能单元ALUn-2的输出端口连接到n-2号总线，ALUn-2、ALUn-1、ALU0的输入寄存器端口通过三选一多路选择器与n-2号总线相连，可以获得n-2号总线上的数据，ALUn-2的结果输出可以供给ALUn-2、ALUn-1、ALU0；功能单元ALUn-1的输出端口连接到n-1号总线，ALUn-1、ALU0、ALU1的输入端口寄存器通过三选一多路选择器与n-1号总线相连，可以获得n-1号总线上的数据，即ALUn-1的结果输出可以供给ALUn-1、ALU0、ALU1；在1to3局部互连结构中，每个功能单元的两个寄存器组通过一个三选一多路选择器与三条总线相连，通过选择器选择获得的数据，功能单元之间通过间接通信模式进行通信。