[发明专利]一种支持流水的高效指令发射处理电路

说明书

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种支持流水的高效指令发射处理电路，包括预译码模块1、译码模块2；本发明能达到以下效果：1、预译码对锁存指令的预处理，节省了第1或第2条指令的译码时间，降低了译码电路电平的无效翻转次数；2、只要取指模块的buffer中一直有指令，记分板给的指令可发射信号在译码周期有效且预译码的双发射指令不相关，就能实现最快的3级流水；3、指令发射级数少，发射效率高，电路简单。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，涉及一种支持流水的高效指令发射处理电路。

背景技术

在超标量处理器中，由于指令之间存在数据、结构、控制相关，导致后面的指令不能立即执行，流水线必须停顿若干周期后才能继续执行后面的指令，造成了流水线延迟。要使流水线具有良好的性能，必须设法使流水线能畅通流动。因此，为提高CPU利用率，加快执行速度，将指令分为若干阶段，可并行执行不同指令的不同阶段，从而多个指令可以同时执行。在有效地控制了流水线阻塞的情况下，流水线可大大提高指令执行速度。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持流水的高效指令发射处理电路，有效的提高了发射指令的效率，提高了CPU利用率。

本发明的技术解决方案是：

一种支持流水的高效指令发射处理电路，包括预译码模块1、译码模块2；

预译码模块1与译码模块2、取指模块3、记分板模块4连接，根据预译码模块1预译码的指令相关信号、取指模块3的buffer有指令信号和记分板模块4给出的指令可发射状态信号从取指模块3的buffer中取出2条指令a、b，按照指令编码规则进行预译码，对这2条指令的数据、结构和控制相关性进行检测，将2条指令和指令相关信号输出给译码模块2，并将指令使用的源操作数地址、目的地址，功能单元状态信息输出给记分板模块4；

译码模块2与预译码模块1、取指模块3、记分板模块4、RF模块5、执行单元模块6相连接，对预译码模块1给出的2条指令进行译码，译码后的指令信息包括读RF地址、RF使能信号、指令控制信号、目的地址、正在发射的2条指令状态信息和发射的跳转指令状态信息；将读RF地址和RF使能信号输出给RF模块5；将RF模块5给出的指令源操作数输出给执行单元模块6；根据预译码模块1给出的2条指令相关信号和记分板模块4给出的指令可发射状态信号对译码后的指令控制信号和目的地址进行选择，并将选择后指令控制信号和目的地址的输出给执行单元模块6；同时将正在发射的2条指令状态信息输出给记分板模块4，并将发射的跳转指令状态信息输出给取指模块3。

预译码模块1从取指模块3的buffer中读buffer的使能有效条件，包含如下：

21)buffer中一直有指令，预译码2条指令a、b不相关，记分板的2条指令a、b可同时发射；

22)buffer中一直有指令，预译码2条指令a、b相关，指令a发射完成且记分板的指令b可发射；

23)buffer中从无指令到有指令时，预译码相关的2条指令a、b都发射完成；

24)buffer中从无指令到有指令时，预译码不相关的2条指令a、b发射完成。

从取指模块3的buffer中取出2条指令之后还包括：

预译码模块1对从取指模块3的buffer取出的指令根据读buffer使能有效信号进行锁存，然后对锁存的指令进行预处理；

预处理方法如下：

31)指令a为非条件的跳转指令且2条发射指令开始执行的位置为指令a时，指令b替换为指令nop，指令a不变；

32)2条发射指令开始执行的位置为指令b时，指令a替换为指令nop，指令b不变。