[发明专利]一种不定周期指令的实现方法及系统

说明书

本发明涉及微处理器技术领域，具体涉及一种不定周期指令的实现方法及系统，本发明对应CSR指令，不能提前几个周期知道需要写物理寄存器，则先将结果保存在buffer中，并通知保留站在非不定周期中执行周期最长的cycle数后该csr指令需要写物理寄存器。对应csr和其他的不定周期指令需要同时写物理寄存器时，为简化逻辑，再次设置csr指令写物理寄存器的优先级最低。把不定周期和一些指令周期稍长的指令发往某个保留站，而将执行周期固定并且执行周期稍短的指令发往其他的保留站。本发明可充分利用执行单元，有效的提高了整个CPU系统的性能。

技术领域

本发明涉及微处理器技术领域，具体涉及一种不定周期指令的实现方法及系统。

背景技术

现有技术中，在risc-v指令中有一些执行周期不确定的指令，如除法DIV、取余REM、B_extern指令和CSR指令，对这类执行周期不确定的指令，如果指令发射出去进入执行单元，由于不确定该指令哪个cycle需要写物理寄存器，所有很多做法就是把某个写物理寄存器的写端口一直预留给这条指令，导致后面的指令无法issue出来严重影响CPU的整条性能。

针对risc-v指令的特征，除了不定周期指令，其它指令的执行周期都基本可以控制在4cycle以内，所有可以在不定周期指令在需要写物理寄存器前通知该datapath模块不要issue出与这个不定周期指令的写物理寄存器有冲突的指令出来。

对应CSR指令，不能提前几个周期知道需要写物理寄存器，则先将结果保存在buffer中，并通知保留站在非不定周期中执行周期最长的cycle数后该csr指令需要写物理寄存器

对应csr和其他的不定周期指令需要同时写物理寄存器时，为简化逻辑，再次设置csr指令写物理寄存器的优先级最低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种不定周期指令的实现方法及系统，用于解决由于不确定该指令哪个cycle需要写物理寄存器，所有很多做法就是把某个写物理寄存器的写端口一直预留给这个调整，导致后面的指令无法issue出来严重影响CPU的整条性能的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开了一种不定周期指令的实现方法，包括以下步骤：

S1选出保留站中source已经ready且非流水指令没有正在执行的最老指令，并对指令进行译码，确定该指令的类型；

S2确定为csr指令，发射到csr执行单元，输出标志信号通知保留站该cycle不要输出multi指令，然后在4个cycle后将csr的数据写入物理寄存器中；

S3确定为div/rem指令，发射到div/rem执行单元，并在4个cycle后将csr的数据写入物理寄存器中；

S4确定为multi指令，判断是否收到当前周期通知保留站该cycle不要输出multi指令，根据结果执行不发射出去或发射到multi执行单元在4个cycles后将结果写入物理寄存器。

更进一步的，所述方法中，发射到csr执行单元，同时通知保留站当前csr执行单元已有指令正在执行，csr指令执行完后，将结果写入csr_target_buffer中。

更进一步的，所述方法中，如果在输出标志信号通知保留站该cycle不要输出multi指令，发现div/rem模块也有标志位输出，则延后一拍。

更进一步的，所述方法中，延后一拍后，在下一cycle通知保留站该cycle不要输出multi指令，再过4个cycle后将csr的数据写入物理寄存器中，同时通知保留站当前csr执行单元已没有指令正在执行。

更进一步的，所述方法中，发射到div/rem执行单元，同时通知保留站当前div/rem执行单元已有指令正在执行。