[发明专利]用来提供向量族群计数功能的方法、设备、指令和逻辑

说明书

指令和逻辑提供SIMD向量族群计数功能。一些实施例将多个数据的位存储在向量寄存器或存储器向量的n个数据字段的部分的每一个数据字段中。在处理器中，执行用于向量族群计数的SIMD指令，使得对于向量寄存器或存储器向量中n个数据字段的那部分，对等于第一一个或多个预先确定二进制值中的每一个的二进制值的出现计数，并且将计数的出现存储在对应于向量寄存器或存储器向量中n个数据字段的部分的目的地寄存器的部分中，作为对应于第一一个或多个预先确定二进制值的第一一个或多个计数。

相关申请的交叉引用

本申请要求保护2013年8月6日提交的美国非临时申请No.13/960,769(代理人档案No.P59592)的权益。所述申请No.13/960,769由此以其整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及领域：处理逻辑、微处理器和相关联的指令集体系结构，其当由处理器或其他处理逻辑执行时执行逻辑、数学或其他功能操作。特别是，本公开涉及用以提供族群（population）计数功能的指令和逻辑。

背景技术

人类基因组表示相当大量的信息，并且存储这样大数量的信息经常涉及将四个碱基核苷酸，胸腺嘧啶、胞嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤（T、C、A、G）表示为位对。在人类基因组中存在大约30亿碱基对，并且以每个碱基两位（四个选择），人类基因组具有大约60亿个位或大约750MB的信息（存储每一个染色体的一个拷贝）。通常，表示具有两位的碱基对的每一个碱基核苷酸可以是更通常的实践，从而要求大约1.4GB的信息。用于存储序列的一个格式被称为“拼装Dna”。拼装为每个碱基两位的DNA或脱氧核糖核酸被表示为二进制2位值：T=00，C=01，A=10，G=11。第一碱基在字节的最高有效2位中；最后的碱基在最低有效2位中。例如，序列TCAG被表示为在二进制中的00011011（十六进制的0x1B）。类似的压缩方案也在一些其他数据库、数据挖掘应用和搜索应用中使用。

基因组比对中的通常操作将对在字符串内核苷酸的出现（occurrence）进行计数，以便匹配或部分匹配碱基对字符串。利用拼装的数据格式（诸如拼装Dna），技术可以涉及查找表连同移位和屏蔽码操作一起和/或逐位族群计数连同逻辑操作一起的使用，以便在字符串内对不同核苷酸出现进行计数。

现代处理器包括指令，指令提供在计算上密集的操作，但提供高级别的数据并行性，所述高级别的数据并行性可以通过使用各种数据存储装置（诸如例如单指令多数据（SIMD）向量存储器）的高效实现来开发。在SIMD执行中，单指令并发地或同时地对多数据元素操作。这通常通过如下来实现：扩充诸如寄存器和算法逻辑单元（ALU）的各种资源的宽度来实现，从而允许它们分别保持多数据元素或对多数据元素操作。

中央处理单元（CPU）可以提供这样的并行硬件以支持向量的SIMD处理。向量是保持许多连续数据元素的数据结构。大小L的向量寄存器可以包含N个大小M的向量元素，其中N=L/M。例如，64个字节的向量寄存器可以被分割为（a）64个向量元素，其中每一个元素保持占据1个字节的数据项目，（b）32个向量元素，用以每一个保持占据2个字节（或一个“字”）的数据项目，（c）16个向量元素，用以每一个保持占据4个字节（或一个“双字”）的数据项目，或者（d）8个向量元素，用以每一个保持占据8个字节（或一个“四倍字”）的数据项目。在另一方面，一些应用可以存储拼装的子字节数据元素且对拼装的子字节数据元素操作，其中大小k位的寄存器或寄存器的部分可以包含n个大小m的向量元素，其中n=k/m。例如，64位寄存器或寄存器的部分可以被分割为（e）64个拼装的元素，其中每一个元素保持占据1位的数据项目，（f）32个拼装的元素，用以每一个保持占据2位的数据项目，或者（g）16个拼装的元素，用以每一个保持占据4位（或一个“半字节”）的数据项目。32位寄存器或寄存器的部分可以被分割为（h）32个拼装的元素，其中，每一个元素保持占据1位的数据项目，（i）16个拼装的元素，用以每一个保持占据2位的数据项目，或者（j）8个拼装的元素，用以每一个保持占据4位的数据项目。