[发明专利]用于高性能能量有效低温计算的超导系统架构

权利要求书

1.一种能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮包括：

循环移位寄存器，所述循环移位寄存器具有多个破坏性读出(DRO)单元，所述循环移位寄存器的每个条目包括数据块、标签和有效位，它们在所述寄存器轮的每个周期都前进一个条目；

比较和控制逻辑，所述比较和控制逻辑耦合到所述循环移位寄存器，以在所述寄存器轮的每个周期之后将源说明符或目的地寄存器说明符与存储在所述轮中的寄存器标签进行比较；

至少一个或多个读取端口和至少一个或多个写入端口，所述至少一个或多个读取端口和所述至少一个或多个写入端口耦合到所述循环移位寄存器，以在所述寄存器轮的每个周期之后写入或读取所述寄存器轮中的每一个不同的条目；以及

其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮包括设置在维持低温温度的低温恒温器中的基于约瑟夫森结(JJ)的能量有效快速单通量量子逻辑。

2.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮以超过相关联的处理器的核心时钟频率两倍的频率前进通过所述循环移位寄存器以减少平均访问延时。

3.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮还包括至少一个或多个附加的读取端口，所述至少一个或多个附加的读取端口包括单个约瑟夫森结。

4.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮还包括至少一个或多个附加的写入端口，所述至少一个或多个附加的写入端口包括三个约瑟夫森结。

5.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮包括随机存取存储器(RAM)或内容寻址存储器(CAM)。

6.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮包括附加的位标志，并且所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮还包括至少一个或多个搜索端口。

7.如权利要求6所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑存储轮包括能量有效快速单通量量子逻辑未命中存储保持寄存器(MSHR)轮。

8.如权利要求7所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述未命中存储保持寄存器轮包括内容寻址存储器轮，所述内容寻址存储器轮具有供比较的地址字段和关于二次未命中的两个字段。

9.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮中的至少一个或多个提供处理器的通过异步FIFO耦合到解码部件的寄存器文件访问部件，并且其中所述寄存器文件访问部件经由异步FIFO将指令提供到执行部件，使得所述解码部件、所述寄存器文件访问部件和所述执行部件中的每一个可以不同的时钟速率运行。

10.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，所述能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮还包括作为写入缓冲器的多端口存储队列。

11.如权利要求1所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中至少一个或多个能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮提供加载队列以支持从分支误预测恢复。

12.如权利要求11所述的能量有效快速单通量量子逻辑寄存器轮，其中第一加载轮保持尚未被分发到存储器或被存储轮搜索的加载指令，并且第二轮在所述加载指令被分发到存储器子系统之后保持加载，直到所述加载指令被提交为止。