[发明专利]具有辅助异步向量处理器的异步处理器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般涉及异步电路技术，尤其涉及一种具有辅助异步向量处理器的异步处理器。

背景技术

高性能的同步数字处理系统利用流水线来增加并行性能和吞吐量。在同步系统中，流水线导致划分出或细分出许多更小的块或级，并在位于各块/级之间的寄存器中应用系统时钟。系统时钟启动处理过程以及数据由一级至另一级的移动，各级中的所述处理必须在一个固定的时钟周期内完成。当某些级完成处理所花费的时间少于时钟周期时，下一处理级必须等待-增加了处理延迟(其为附加的)。

相比之下，异步系统(即，无时钟)不利用系统时钟，并且一般而言，一旦前一级中的处理完成，下一级便开始其自己的处理。异步处理系统具有一些有益效果或特点。每个处理级可以具有不同的处理延迟，输入数据可以一经抵达就进行处理，并且仅在有需要的时候消耗功率。

图1示出了现有技术的萨瑟兰(Sutherland)异步微流水线架构100。所述萨瑟兰异步微流水线架构是使用穆勒-C(Muller-C)元件构建的握手协议来控制微流水线构件的异步微流水线架构的一种形式。该架构100包括通过触发器或锁存器104(例如，寄存器)依次相连的多个计算逻辑102。控制信号通过穆勒-C元件106在计算块之间传递并通过延迟逻辑108进行延迟。描述这种架构100的进一步信息由伊万·萨瑟兰(Ivan Sutherland)发表在1989年6月的ACM通讯(Communications of the ACM)第32卷第6期第720-738页，ACM纽约，美国纽约，其通过引用结合于本申请中。

现在参考图2，其示出了同步系统200的典型部分。该系统200包括用于为逻辑块210的输出信号(数据)206定时的触发器或寄存器202,204。在图2的右侧，示出了亚稳态概念的图示。为了避免亚稳态，必须考虑设置时间和保持时间。换言之，在设置时间和保持时间过程中，数据必须是有效的并被保持，否则可能会发生设置违例212或保持违例214。如果发生任一所述违例，同步系统则可能会出现故障。亚稳态概念也适用于异步系统。因此，设计异步系统以使其避免亚稳态是很重要的。此外，正如同步系统一样，异步系统也需要处理各种潜在的数据/指令冲突，并且应包括检测和解决这些冲突的绕开机构和流水线互锁机构。

因此，需要稳定且能够检测并解决潜在冲突的异步处理系统、异步处理器以及异步处理方法。

发明内容

根据一实施例，提供了一种异步处理系统，包括：异步标量处理器和耦合到所述标量处理器的异步向量处理器。所述异步标量处理器用于对输入数据执行处理功能并输出指令。所述异步向量处理器用于响应于从所述标量处理器接收的超长指令字(VLIW)执行处理功能。所述VLIW包括第一部分和第二部分，至少所述第一部分包括向量指令。

在另一实施例中，提供了一种异步处理系统的操作方法，该异步处理系统包括异步标量处理器和耦合到该异步标量处理器的异步向量处理器。所述方法包括：在所述标量处理器对输入数据执行处理功能，并且向所述向量处理器发送超长指令字(VLIW)。所述VLIW包括第一部分和第二部分，至少所述第一部分包括向量指令。所述方法包括：对所接收的VLIW执行处理功能。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现结合说明书附图进行以下描述，其中相同的附图标记指示相同对象，其中：

图1示出了现有技术的一种异步微流水线架构；

图2为示出了一种同步系统中亚稳态概念的方框图；

图3A示出了根据本发明公开实施例的一种异步处理系统；

图3B示出了根据本发明公开实施例的图3A所示的异步标量处理器的示例的方框图；

图3C示出了根据本发明公开实施例的图3A所示的异步向量处理器的示例的方框图；

图4示出了根据本发明公开实施例的一种由两个标量指令形成的向量处理器VLIW指令的示例；

图5示出了根据本发明公开实施例的图3C所示的向量指令提取块的示例的方框图；

图6示出了根据本发明公开实施例的一种令牌环架构的示例；

图7示出了根据本发明公开实施例的一种异步处理器架构的示例；

图8示出了根据本发明公开实施例的在ALU内进行选通的基于令牌的流水线；

图9示出了根据本发明公开实施例的用于ALU间令牌传递系统的基于令牌的流水线；

图10示出了一种可在其中使用异步处理器和处理系统的通信系统的示例；以及