[发明专利]用于实现具有迭代依赖条件的迭代的向量环路的指令

说明书

本申请公开了用于实现具有迭代依赖条件的迭代的向量环路的指令。描述了具有指令执行流水线的处理器。该指令执行流水线包括用于取出指令的指令取出级。该指令标识输入向量操作数，该输入向量操作数的多个输入元素指定两个状态中的一个或另一个。该指令也标识指定基值的第二输入操作数。该指令也标识指定跨度的第三输入操作数。该指令执行流水线也包括用于解码该指令的指令解码器。该指令执行流水线也包括用于执行该指令并提供结果输出向量的功能单元。该功能单元包括逻辑电路，该逻辑电路用于：响应于两个状态中的一个但不是另一个存在于输入向量操作数的对应的元素位置中，通过使从基值导出的值递增跨度以在结果输出向量的特定元素位置中产生元素。

技术领域

本发明的领域涉及计算科学，更具体地说，本发明的领域涉及用于消除具有未对齐数据行的数组的处理期间的未对齐的存储器访问的指令集。

背景技术

图1示出了在半导体芯片上用逻辑电路实现的处理核100的高层级的图。该处理核包括流水线101。该流水线由多个级组成，这些级各自被设计成在完全执行程序代码指令所需的多步骤过程中执行特定步骤。这些级通常至少包括：1)指令取出和解码；2)数据取出；3)执行；4)写回。执行级对由指令标识的并且在先前级(例如，在上述步骤2)中所取出的数据执行由在另一先前级(例如，在上述步骤1)中所取出并解码的相同指令所标识的特定操作。被操作的数据通常是从(通用)寄存器存储空间102中取出的。在该操作完成时所创建的新数据通常也被“写回”到寄存器存储空间(例如，在上述级4)。

与执行级相关联的逻辑电路通常由多个“执行单元”或“功能单元”103_1到103_N构成，这些单元各自被设计成用于执行其自身的唯一操作子集(例如，第一功能单元执行整数数学操作，第二功能单元执行浮点指令，第三功能单元执行来自/去往高速缓存/存储器的加载/存储操作，等等)。由所有这些功能单元执行的所有操作的集合与处理核100所支持的“指令集”相对应。

计算机科学领域中广泛认可两种类型的处理器架构：“标量”型和“向量”型。标量处理器被设计成用于执行对单个数据集执行操作的指令，而向量处理器被设计成用于执行对多个数据集执行操作的指令。图2A和2B呈现了展示标量处理器与向量处理器之间的基本差异的比较示例。

图2A示出标量AND(与)指令的示例，其中单个操作数集A和B一起进行“与”运算以产生单个(或“标量”)结果C(即，AB＝C)。相比之下，图2B示出向量AND指令的示例，其中两个操作数集A/B和D/E并行地分别一起进行“与”运算以同时产生向量结果C和F(即，A.AND.B＝C并且D.AND.E＝F)。根据术语，“向量”是具有多个“元素”的数据元素。例如，向量V＝Q,R,S,T,U具有五个不同的元素：Q、R、S、T和U。示例性向量V的“尺寸”是5(因为它具有5个元素)。

图1也示出不同于通用寄存器空间102的向量寄存器空间104的存在。具体而言，通用寄存器空间102名义上用于存储标量值。由此，当多个执行单元中的任何执行单元执行标量操作时，它们名义上使用从通用寄存器存储空间102调用的操作数(并且将结果写回到通用寄存器存储空间102)。相比之下，当多个执行单元中的任何执行单元执行向量操作时，它们名义上使用从向量寄存器空间104调用的操作数(并将结果写回到向量寄存器空间104)。可类似地分配存储器的不同区域以存储标量值和向量值。

附图说明

结合以下附图，从以下具体实施方式中可获得对本发明更好的理解，其中：

图1示出指令执行流水线；

图2A和2B将标量处理与向量处理进行比较；

图3示出确定每个迭代之内的条件的状态的迭代过程；

图4示出改进的指令序列的图，该改进的指令序列使用条件递增指令以利用向量环路来实现确定每一个迭代之内的条件的状态的迭代过程；

图5A示出用于执行条件递增指令的功能单元的逻辑电路的第一实施例；