[发明专利]用于指令处理的处理器核、方法和系统

说明书

一种装置，包括用于执行第一指令和第二指令的执行单元。该执行单元包括输入寄存器空间，该输入寄存器空间用于存储在执行第一指令时要复制的第一数据结构，且用于存储在执行第二指令时要复制的第二数据结构。第一和第二数据结构均是紧缩数据结构。第一紧缩数据结构的数据值是第二紧缩数据结构的数据值的两倍大。该执行单元还包括复制逻辑电路，用于在执行第一指令时复制第一数据结构以创建第一复制数据结构，并用于在执行第二数据指令时复制第二数据结构以创建第二复制数据结构。该执行单元还包括掩码逻辑电路，用于在第一粒度下对第一复制数据结构进行掩码操作，并在第二粒度下对第二复制数据结构进行掩码操作。第二粒度是第一粒度的一半。

本申请是针对2017年4月19日提的申请号为201710258062.6、题为“用于指令处理的装置、用于处理指令的方法和机器可读介质”的分案申请再次提出的分案申请。分案申请201710258062.6是PCT国际申请号为PCT/US2011/067095、国际申请日为2011年12月23日、进入中国国家阶段的申请号为201180076281.3，题为“在不同的粒度水平下对数据值进行广播和掩码的指令执行”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般属于计算科学，更具体地涉及在不同的粒度水平下对数据值进行广播和掩码的指令执行。

背景技术

图1示出了在半导体芯片上用逻辑电路实现的处理核100的高级图。该处理核包括流水线101。该流水线由各自被设计成在完全执行程序代码指令所需的多步骤过程中执行特定步骤的多个级组成。这些级通常至少包括：1)指令取出和解码；2)数据取出；3)执行；4)写回。执行级对由在先前级(例如在上述步骤1))中所取出和解码的指令所标识并在另一先前级(例如在上述步骤2))中被取出的数据执行由在先前级(例如在上述步骤1))中取出和解码的指令所标识的特定操作。被操作的数据通常是从(通用)寄存器存储空间102中取出的。在该操作完成时所创建的新数据通常也被“写回”寄存器存储空间(例如在上述级4))。

与执行级相关联的逻辑电路通常由多个“执行单元”或“功能单元”103_1至103_N构成，这些单元各自被设计成执行其自身的唯一操作子集(例如，第一功能单元执行整数数学操作，第二功能单元执行浮点指令，第三功能单元执行从高速缓存/存储器的加载操作和/或到高速缓存/存储器的存储操作等等)。由所有这些功能单元执行的所有操作的集合与处理核100所支持的“指令集”相对应。

计算机科学领域中广泛认可两种类型的处理器架构：“标量”和“向量”。标量处理器被设计成执行对单个数据集进行操作的指令，而向量处理器被设计成执行对多个数据集进行操作的指令。图2A和2B呈现了展示标量处理器与向量处理器之间的基本差异的比较示例。

图2A示出标量AND(与)指令的示例，其中单个操作数集A和B一起进行“与”运算以产生奇异(或“标量”)结果C(即，AB＝C)。相反，图2B示出向量AND指令的示例，其中两个操作数集A/B和D/E并行地分别一起进行“与”运算以同时产生向量结果C和F(即，A.AND.B＝C以及D.AND.E＝F)。根据术语学，“向量”是具有多个“元素”的数据元素。例如，向量V＝Q,R,S,T,U具有五个不同的元素：Q、R、S、T和U。示例性向量V的“尺寸”是5(因为它具有5个元素)。

图1还示出向量寄存器空间107的存在，该向量寄存器空间107不同于通用寄存器空间102。具体而言，通用寄存器空间102标准地用于存储标量值。这样，当各执行单元中的任一个执行标量操作时，它们标准地使用从通用寄存器存储空间102调用的操作数(并将结果写回通用寄存器存储空间102)。相反，当各执行单元中的任一个执行向量操作时，它们标准地使用从向量寄存器空间107调用的操作数(并将结果写回向量寄存器空间107)。可类似地分配存储器的不同区域以存储标量值和向量值。