[发明专利]一种寄存器堆的低功耗访问方法及装置

说明书

本发明公开了一种寄存器堆的低功耗访问方法及装置，本发明预先将每个寄存器进行分体，为寄存器的每个体增加用于标记数据是否为0的数据状态寄存器、访问端口增加写0和读0的控制信号；截获寄存器每个体访问端口的访问请求，如果访问请求为写，则在原有寄存器的写入方式的基础上增加写0控制，写0控制在寄存器中的数据不为0时对寄存器写入0、将对应的数据状态寄存器更新为非0状态；如果访问请求为读，则在原有寄存器读取方式上增加读0控制，读0控制时不读取寄存器的内容、直接将对应数据输出端口直接清0。本发明能够减少不必要的寄存器访问、从而降低寄存器堆访问功耗。

技术领域

本发明涉及微处理器体系结构中的寄存器堆的功耗优化技术，具体涉及一种寄存器堆的低功耗访问方法及装置。

背景技术

寄存器堆在微处理器中主要用于操作数存储，通过将这些数据保存在微处理器芯片上的寄存器堆中，有效减少访存次数，同时降低读取对应数据时的延迟，避免访存带来的能量消耗，从而达到提高性能或者降低功耗的作用。但是由于频繁的数据访问以及数据宽度较宽，使得寄存器堆功耗较高，且存在无效写操作导致的能量浪费。比如，某些体系结构中，通用寄存器可以以64位和32位两种方式访问，当以32位方式访问时，通用寄存器的高32位清0，当连续以32位方式访问该寄存器时，对高32位的读写就是多余的。因此，如何优化由于频繁的数据访问以及数据宽度较宽导致的寄存器堆功耗，以及减少无效写操作导致的能量浪费，已经成了一项亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种寄存器堆的低功耗访问方法及装置，本发明能够减少不必要的寄存器访问、从而降低寄存器堆访问功耗。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种寄存器堆的低功耗访问方法，实施步骤包括：

1）预先将每个寄存器进行分体，为寄存器的每个体增加一个用于标记数据为0或者非0的数据状态寄存器，为寄存器的每个体的访问端口分别增加写0和读0的控制信号，且在寄存器实际访问数据无效时其对应的控制信号有效；

2）截获寄存器访问端口的访问请求并判断访问请求的类型，如果访问请求的类型为写，则跳转执行步骤3）；如果访问请求的类型为读，则跳转执行步骤4）；

3）对寄存器进行数据写入操作，在原有寄存器的写入方式的基础上增加写0控制，写0控制在寄存器中的数据不为0时对寄存器写入0、并将对应的数据状态寄存器更新为非0状态；

4）对寄存器进行数据读取操作，在原有寄存器读取方式上增加读0控制，且读0控制时不读取寄存器的内容、直接将对应数据输出端口直接清0。

优选地，步骤1）中将每个寄存器进行分体时，将寄存器分为寄存器的宽度2^N除以寄存器最小访问粒度2^M个体。

优选地，步骤1）中在寄存器实际访问数据无效时其对应的控制信号有效具体是指：对于写操作，在访问数据宽度为128bit时，寄存器每个体都写非0，在访问数据宽度为64bit时，寄存器的高64bit对应的两个体写0，低64bit对应的两个体写非0，在访问数据宽度为32bit时，寄存器的高96bit对应的3个体都写0，低32bit对应体写非0；对于读操作，操作需要的数据在哪个寄存器中就读取哪个体的内容，其余的寄存器为读0操作。

优选地，步骤3）的详细步骤包括：

3.1）判断对寄存器进行的数据写操作是否有效，如果无效则跳转执行步骤3.5），否则跳转执行步骤3.2）；

3.2）判断对寄存器的每个体的写操作是否为写0操作，如果为写0操作则跳转执行步骤3.3），否则如果为非写0操作则跳转执行步骤3.4）；