[发明专利]通过近似相对年龄来加速仲裁的系统和方法

说明书

一种仲裁器，用于通过近似相对年龄来进行加速仲裁，其包括存储器、模糊逻辑和准许逻辑。多个条目针对一个或多个资源进行仲裁。存储器存储各自提供各对条目之间的相对年龄的年龄值，并且还存储模糊年龄值。将条目分割成子集，其中各条目属于仅一个子集。模糊逻辑针对各对子集确定各模糊年龄值，以表示第一子集的条目和不同子集的条目之间的相对年龄。准许逻辑在公共子集内的条目之间比较相对年龄的情况下使用相应的相对年龄值，并且在不同子集内的条目之间比较相对年龄的情况下使用相应的模糊年龄值，基于相对年龄来准许条目向资源的访问。各模糊年龄值表示多个年龄值以简化仲裁。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月31日提交的美国临时申请序列号62/211,927和2016年8月19日提交的美国非临时申请序列号15/241765号的优先权，在此通过引用包含其全部内容以用于所有的目的和用途。

技术领域

本发明通常涉及针对一个或多个资源的多个请求之间的仲裁，并且更特别地涉及通过近似相对年龄值提供近似仲裁结果来加速冲裁。

背景技术

在包括计算机系统等的电子领域中，仲裁是在针对服务或针对向有限资源的访问的多个请求之间进行选择的处理。在许多不同的应用和环境中使用仲裁。在联网应用中，例如，仲裁可以由路由器或交换机使用以在多个通信端口之间传送信息(例如，帧或封包)。在计算机应用中，仲裁可用于在请求向公用总线或接口的访问的多个总线主设备(master)中进行选择。仲裁还可用于在向存储器的存储或从存储器的取回所用的多个存储器线(例如，高速缓存器线)中进行选择。在非循序(out-of-order,O-O-O)处理器(例如，微处理器、处理单元、中央处理单元(CPU)、处理核、微控制器、片上系统(SOC)等)中，仲裁可以由调度器等使用以在供执行的多个指令中进行选择。

用于进行仲裁处理的仲裁器可以使用多个选择标准中的一个或多个从多个请求中进行选择。例如，一个选择标准是先来先服务(FCFS)，其中最旧请求首先被服务。FCFS仲裁器可以使用用于确定请求的年龄的、诸如先进先出(FIFO)队列或时间戳系统等的年龄判断系统。另一选择标准基于优先级，其中优先级最高的请求在优先级较低的较旧请求之前首先被服务。当然，亦可以采用这种选择标准的组合，诸如确定优先级相同的多个请求中的最旧请求等。可以根据特定应用来使用其它选择标准。一些应用需要确保最旧或优先级最高的请求首先被服务的“完美”或准确仲裁结果。然而，许多应用允许有时可以在优先级较高的请求之前选择优先级较低的请求的“不完美”或近似结果。

在微处理器应用中，微处理器执行程序的宏指令，其中这些宏指令是从诸如x86指令集架构等的指令集架构中所选择的。许多现代微处理器包括内部指令转译器，其中该内部指令转译器用于接收宏指令并将这些宏指令转译成被配置成由微处理器执行的微指令。然后，将这些微指令提供至寄存器别名表或重命名结构等，其中该寄存器别名表或重命名结构等生成微指令依赖性，然后将这些微指令按程序顺序发出至调度器。然后，调度器将微指令分派至被配置为执行这些指令的适当执行单元。微处理器可以利用超标量架构来实现，以使得能够利用多个执行单元并行地执行多个微指令，从而实现更快的吞吐量。超标量微处理器的调度器可以将微指令以非循序方式分派至执行单元，以进一步提高效率和整体吞吐量。内部重排序缓冲器等解决指令冲突，并且确保微指令按顺序引退。调度器针对其输出端口进行准许判断，其中在该准许判断中，调度器针对各输出端口判断哪些微指令是同样准备就绪以供执行的最旧微指令。

因此，微处理器的调度器有效地用作位于重命名结构和执行单元之间的缓冲器。调度器能够接收并存储相对较大数量的所发出的微指令、从而针对各时钟周期增加所分派的微指令的数量以提高整体效率和吞吐量，这是有利的。然而，调度器内的所发出的微指令的数量越大，用于实现并进行准许判断的仲裁和准许逻辑越复杂。理想地，准备好执行的最旧指令应具有最高优先级以被分派以供执行。由于调度器的电路变得更加复杂，因此调度器的用以在满足定时标准的同时在要分派的多个指令之间进行仲裁的能力变得更加困难。

发明内容