[发明专利]支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构

权利要求书

1.一种支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，包括：

统一取指和指令派发部件，用来同时为标量处理单元SPU、向量处理单元VPU和向量阵 列存储器AM派发指令；

标量处理单元SPU，用来负责串行任务的处理，以及对向量处理单元VPU执行的控制；

向量处理单元VPU，用来负责计算密集的并行任务处理；

向量阵列存储器AM，用来为并行与多宽度的向量运算提供数据及搬移支持；

DMA单元，用来为标量处理单元SPU、向量处理单元VPU提供指令和数据。

2.根据权利要求1所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述统一取指和指令派发部件在执行过程中采用可变长的N_SI+N_VI发射VLIW指令结构，同时 取指和派发N_SI条标量指令和N_VI条向量指令，这N_SI+N_VI条指令同时支持条件执行、中断和 异常处理。

3.根据权利要求1所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述标量处理单元SPE由N_SMAC个MAC单元和N_SIEU个定点执行单元IEU组成，这N_SI条流水 线并行执行VLIW指令包中的N_SI条标量指令，执行科学应用中的串行运算，其中 N_SI＝N_SMAC+N_SIEU。

4.根据权利要求1所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述向量处理单元VPU由N_VPE个同构向量运算单元VPE构成，在统一的指令流控制下对不同 数据执行相同的操作，其中N_VPE为2的幂次方。

5.根据权利要求4所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述向量运算单元VPE包含N_VMAC个MAC单元和N_VIEU个定点执行单元IEU，这N_VI条流水线 并行执行VLIW指令包中的N_VI条向量指令，执行科学应用中的并行运算，其中 N_VI＝N_VMAC+N_VIEU。

6.根据权利要求5所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述向量运算单元VPE之间的数据交互通过规约网络和混洗网络完成。

7.根据权利要求1所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述标量处理单元SPU与向量处理单元VPU和向量阵列存储器AM之间各设计了一条64位的 配置通路，通过MOV指令实现对向量处理单元VPU和向量阵列存储器A中的全局控制配置 寄存器的访问。

8.根据权利要求1所述的支持标向量协同工作的向量SIMD运算结构，其特征在于，所 述标量处理单元SPU与向量处理单元VPU之间还有两条标量处理单元SPU到向量处理单元 VPU的数据广播传递机制，分别支持单字广播指令和双字广播指令；

所述单字广播指令为：将SPU寄存器文件中的单字广播到N_VPE个VPE的向量寄存器中同 一位置；执行的过程中对N_VPE个VPE中的寄存器文件进行一次写操作，完成64*N_VPE位数据 的传输；

所述双字广播指令为：将SPU寄存器文件中的一对数据Src_o:Src_e广播到N_VPE个VPE 中的寄存器文件中的Dst_o:Dst_e中，寄存器对使用偶数表示即VR0代表VR1：VR0；执行 的过程中对N_VPE个VPE中的寄存器文件进行一次写操作，完成128*N_VPE位数据传输；

两条标向量广播通路并行执行双字广播操作能够实现256*N_VPE位数据的传输。