[发明专利]一种加快芯片流水线处理的方法

说明书

技术领域

本发明涉及芯片设计领域，尤其涉及一种加快芯片流水线处理的方法。

背景技术

指令间的依赖关系是阻碍指令调度发挥作用，进而影响指令级并行的主要障碍。指令调度是现代优化编译器后端很重要的一个阶段，它能在一个基本块(basic block,BB)里或者跨越基本块重排指令，使得程序关键路径上的指令执行时间尽可能短。有效的指令调度可以充分地利用处理器资源，提高指令级并行性(ILP)。指令之间的依赖关系是阻碍指令调度发挥作用的主要障碍。指令之间的依赖关系可分为3类：数据依赖、名字依赖和控制依赖。数据依赖又称流依赖，指令j数据依赖于指令i，指的是j直接或间接引用了指令i定义的结果。可知这是写后读(RAW)依赖。名字依赖指的是2个指令之间使用了相同的寄存器或主存单元，即是同一个名字，但是数据并没有沿着这个名字在2个指令间流动，名字依赖分为两种：反依赖和输出依赖。指令j反依赖于指令i是说j定义了一个名字，i引用了这个名字，即读后写(WAR)依赖。指令i和指令j输出依赖是说二者定义了同一个名字，即写后写(WAW)依赖。控制依赖揭示了一个一般指令和分支指令之间的关系，即分支指令是否发生控制转移影响了这个一般指令是否被执行到。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种加快芯片流水线处理的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种加快芯片流水线处理的方法，包括以下步骤：

(1)从IF级取指令时，先把源操作数寄存器对应的Tag标号从Map Table FIFO(队列)中相应的项中返回给指令，检查目的操作数寄存器Tag标号对应的Map Table FIFO中的项条目，将该项中的标号压入PTRQ队列；

从Free List FIFO队列中压出一个标号覆盖上述Map Table FIFO中的项条目；

把被更换的Map Table FIFO中项条目中的寄存器名返回给指令；

(2)指令执行完后更新寄存器，重命名模块得到写回级中相关标志位已经置位后，标号从PTRQ FIFO中压出，进入Freelist FIFO，重新参与重命名循环使用。

本发明的有益效果：本发明通过重命名机制，指令从IF级发射之后，进入重命名模块，对寄存器进行重命名，重命名之后的指令进入发射级，从寄存器中取出对应的操作数或者操作数的Tag，解决了WAW和WAR的数据冲突问题，应用于流水线芯片设计中，极大地提高了芯片流水线处理效率。

附图说明

图1是寄存器重命名模块结构图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，整个单线程的重命名模块(Rename)由map table FIFO和两个循环队列组成，两个循环队列为Free list FIFO和Pending target return queue FIFO(PTRQ队列)。

本发明一种加快芯片流水线处理的方法，包括以下步骤：

(1)从IF级取指令时，先把源操作数寄存器对应的Tag标号从Map Table FIFO中相应的项中返回给指令，检查目的操作数寄存器Tag标号对应的Map Table FIFO中的项条目，将该项中的标号压入PTRQ队列；

从Free List FIFO队列中压出一个标号覆盖上述Map Table FIFO中的项条目；

把被更换的Map Table FIFO中项条目中的寄存器名返回给指令；

在这个过程之中，要注意Free List FIFO和PTRQ FIFO指针的控制。因为重命名是为了消除WAW，WAR的冲突，这就势必要保证相邻的写操作用的不是同一个寄存器，先读后写的操作，用的也不是同一个寄存器，这就需要读不改变寄存器的标号，而写则会改变寄存器的标号。但是真数据相关应保留，如RAW冲突，这就要求写后读的那个寄存器应当是之前写的那个。所以，每次只有指令的目的寄存器标号对应的Map Table FIFO项中的标号改变，且是应当先压入新的标号，然后再把新的标号返回给指令。

(2)指令执行完后更新寄存器，重命名模块(Rename)得到写回级(WB)中相关标志位已经置位后，标号从PTRQ FIFO中压出，进入Freelist FIFO,重新参与重命名循环使用。