[发明专利]一种多核共享SIMD协处理器的系统级模型构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种处理器的系统级模型。特别是涉及一种多核共享SIMD协处理器的系统级模型构建方法。

背景技术

SIMD(Single Instruction Multiple Data)是一种实现数据级并行的技术，对多个数据执行相同的操作。SIMD技术的关键是在一条单独的指令中同时执行多个运算操作，以增加处理器的吞吐量，这一特点使得SIMD技术特别适合于多媒体应用等数据密集型运算。现在主流的处理器都有其SIMD指令子集，如X86的MMX或SSE，ARM的NEON指令子集，PowerPC的Altivec指令子集等。在现代的多核处理器中，处理器上的每个核通常都会配有一个专属的SIMD协处理器，也称为Vector Coprocessor(VP)。然而，由于其专属属性，当某一个核执行一个缺乏数据级并行性的程序时，该SIMD协处理器处于闲置状态，而其他核可能正在执行有数据级并行性的程序，但只能使用属于该核的SIMD协处理器，而不能使用其他闲置的SIMD协处理器，从而造成资源的浪费以及功耗的增加。

如图1所示为传统的体系结构，假设一个片上系统有4个核和4个VP，。在该结构中，每个VP都是专属于某一个核，不能被其他核所共享。当某一个核没有执行数据密集型的程序时，该VP处于闲置状态，从而造成资源和功耗的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高向量协处理器的资源利用率，降低系统功耗多核共享SIMD协处理器的系统级模型。

本发明所采用的技术方案是：一种多核共享SIMD协处理器的系统级模型构建方法，包括有片上系统，所述的片上系统上设置有n个核和n个向量协处理器，其中n为正偶数，所述的n个向量协处理器通过一个交叉开关与所述的n个核相连接，还设置有分别与所述的n个核、n个向量协处理器和交叉开关相连用于通过所述的交叉开关调度向量协处理器与所述的核连通的调度器，其中，所述的调度器是根据每个向量协处理器当前状态来调度向量协处理器。

所述的每个向量协处理器是通过3个状态寄存器来描述当前所处的状态，其中，

第一状态寄存器，用于描述所在的向量协处理器当前正在被n个核中的哪个核使用，或是没有被任何一个核使用，当向量协处理器当前没有被任何一个核使用，则设定为所述的向量协处理器处在空闲状态，能够由调度器来调度；

第二状态寄存器，用于描述所在的向量协处理器当前是处于共享状态还是处于专属状态，设定处于共享状态的向量协处理器能够被调度器调度，而处于专属状态的向量协处理器无法被调度器调度；

第三状态寄存器，用于描述所在的向量协处理器在所处核中所有向量协处理器中的索引。

当一个核当前正在使用多个向量协处理器时，其中只有一个向量协处理器处于专属状态，其他向量协处理器则都是处于共享状态。

片上系统在初始状态时，每个向量协处理器都处在专属状态，其中第一个向量协处理器专属于第一个核，第二个向量协处理器专属于第二个核，依次类推，每个向量协处理器的索引都为0；向量协处理器由专属状态改变为共享状态的条件是：使用所述向量协处理器的核主动让出所述向量协处理器的使用权，此后所述向量协处理器由调度器来调度。

当n个核中的任一个核因执行有数据级并行性的程序需要更多的向量协处理器来参与运算，则所述的核需向调度器申请更多的向量协处理器，调度器运行一种负载均衡的调度算法，若当前有处在空闲状态的向量协处理器，则调度器将所述的向量协处理器分配给正在申请的那个核，若当前没有空闲的向量协处理器，但是有处在共享状态的向量协处理器，则调度器根据当时情况依据负载均衡策略进行向量协处理器资源的重新分配。

本发明的一种多核共享SIMD协处理器的系统级模型构建方法，通过共享机制，显著提高SIMD向量协处理器的资源利用率，降低系统功耗，在资源一定的情况下，任务完成的效率会更高。

附图说明

图1是传统的片上系统结构；

图2是采用本发明的方法构建的一个4核通过交叉开关共享4个VP的系统级模型；

图3是一个调度示例。

图中

1：核              2：向量协处理器

3：交叉开关        4：调度器

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的一种多核共享SIMD协处理器的系统级模型构建方法做出详细说明。