[发明专利]一种基于RISC-V的混合混算系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于RISC‑V的混合混算系统及方法，其中，系统包括指令控制模块和混合混算模块，所述指令控制模块内设有扩展指令，所述扩展指令内报含有操作信息；所述指令控制模块用于依次自动设置运算数据和操作信息后，将运算数据和操作信息通过扩展指令传输至混合混算模块；所述混合混算模块用于根据操作信息选择对应的运算方式后，结合运算数据和选择的运算方式进行混合运算，并输出运算结果。本发明通过单扩展指令实现复杂的混合运算，简化了基于RISC‑V指令集的处理器的一些复杂操作，简化了复杂混合混算的计算过程；使反汇编机器码更简洁明了；减少因多次循环运算带来的时间消耗，提高系统的性能，可广泛应用于通信技术领域。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于RISC-V的混合混算系统及方法。

背景技术

RISC-V是加州大学伯克利分校设计并发布的一种开源指令集架构。RISC-V的授权模式为BSD模块，自2014年正式发布后，不论是学校还是企业都纷纷加入了RISC-V的研究中，国内外的知名学府与研究机构有剑桥大学、苏黎世联邦理工大学、印度理工学院和中国科学院，而知名企业有谷歌和IBM等。围绕RISC-V的生态环境逐渐完善，并涌现出众多的开源处理器及SOC。基于RISC-V的开源处理器有：Rocket、BOOM、Z-scale、RI5CY、ZERO-RISCY、蜂鸟E200、ORCA、SCR系列、YARVI、FlexPRET、PicoRV32、SHAKTI、VexRiscv和SiFive等。而SOC则有：Freedom、LowRISC、RISC-V VHDL、PULPino系列和蜂鸟E200系列的SOC。

虽然已有大量关于RISC-V的研究，但这些研究更多是偏向于指令集的开发和处理器的研究上，而基于指令控制模块的协处理模块还没有被深入地发掘。RISC-V是开源的指令集，为了使指令集简洁高效，对指令集实行了模块化。用47条基本指令实现基本指令集，后缀为I，任何一款采用RISC-V架构的处理器都必须要实现基本指令集。同时RISC-V还包含多种指令控制模块集，M为乘除法指令集、A原子操作指令集、F单精度浮点指令集、D双精度浮点指令集、Q四精度浮点指令集和C压缩指令集。如果实现的指令集包含IMAFD，则可以使用G来表示该处理器支持的指令集形式。同时RISC-V指令集预留了4条自定义指令，用于定制专用的处理模块和特殊的软件环境，从而使处理器特定化。RISC-V指令集的特点是简洁和干净，而RISC-V的SIMD(single instruction multiple data)指令还在定制中，所以该指令集中暂时不会包含类似乘加这类复杂的运算，同时也不会包含循环乘加和指数运算。RISC-V还在定制P DSP指令集和V矢量指令集，虽然P和V指令控制模块集完成定制后会有乘加操作的指令，但循环乘加和指数函数这类更为复杂的操作是无法使用单指令完成的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种通过单指令即可完成复杂的混合混算的系统。

本发明的另一目的是提供一种一种通过单指令即可完成复杂的混合混算的方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种基于RISC-V的混合混算系统，包括指令控制模块和混合混算模块，所述指令控制模块内设有基于RISC-V自定义的扩展指令，所述扩展指令内报含有操作信息；

所述指令控制模块用于依次自动设置运算数据和操作信息后，将运算数据和操作信息通过扩展指令传输至混合混算模块；

所述混合混算模块用于根据操作信息选择对应的运算方式后，结合运算数据和选择的运算方式进行混合运算，并输出运算结果。

进一步，所述操作信息包括第一信息、第二信息、第三信息和第四信息，所述运算方式包括数据装载、高位读取、第一混算方式和第二混算方式，所述第一信息与数据装载对应，所述第二信息与第一混算方式对应，所述第三信息与第二混算方式对应，所述第四信息与高位读取对应；

所述第一混算方式由以下公式组成：