[发明专利]一种可变长向量物理寄存器文件的实现方法、装置及介质

说明书

本发明公开了一种可变长向量物理寄存器文件的实现方法、装置及介质，本发明方法包括预先将向量物理寄存器文件分成N个寄存器组；在指令重命名时，如果向量指令要写的向量体系结构寄存器宽度是2*M位，则从N个寄存器组中选择两个向量物理寄存器都是空闲的一个寄存器组分配给该向量指令的目的寄存器以建立重命名映射关系，且将被选择的寄存器组中的两个向量物理寄存器的空闲位都清零；如果是M位，则从N个寄存器组中选择一组中的一个空闲的寄存器分配给该向量指令的目的寄存器以建立重命名映射关系，且将这个向量物理寄存器的空闲位清零。本发明面向乱序多发射微处理器，能够充分利用向量物理寄存器资源、提高微处理器在同等面积开销下性能。

技术领域

本发明涉及微处理器设计技术领域的乱序多发射微处理器设计技术，具体涉及一种可变长向量物理寄存器文件的实现方法、装置及介质。

背景技术

目前主流的商用高性能通用微处理器(CPU)几乎都采用乱序多发射结构，这种结构以不同于程序的顺序执行指令，从而更大程度的开发指令级并行性。指令间存在的数据相关限制了指令的乱序执行，为了解决这个问题，寄存器重命名技术被应用于乱序多发射处理器的设计中。寄存器重命名是指当某个体系结构寄存器作为一条指令的目的寄存器时，将其映射到微处理器实现的一个空闲的物理寄存器的过程。微处理器的体系结构寄存器(即程序员可见的寄存器)通常只有32个，但物理寄存器的个数较多，通常达到一百多个，有的甚至超过两百个。此外，为了进一步获得高性能，主流体系结构都扩展了向量指令，有的体系结构中向量长度是可变的，向量指令操作的向量体系结构寄存器的宽度由一个系统寄存器指定。比如，对于最大向量长度为256位的微处理器，通过系统寄存器可以指定向量指令操作的向量体系结构寄存器是128位还是256位。为了对向量体系结构寄存器进行重命名，微处理器设计时通常会按照最大向量长度实现一个向量物理寄存器文件。当向量指令操作的向量体系结构寄存器的宽度小于最大向量长度时，向量物理寄存器文件的高位部分将因为得不到利用而被浪费。随着乱序多发射微处理器中向量物理寄存器数目的增多，这种浪费更加严重。

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，提供一种可变长向量物理寄存器文件的实现方法、装置及介质，本发明面向乱序多发射微处理器，能够充分利用向量物理寄存器资源、提高微处理器在同等面积开销下性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种可变长向量物理寄存器文件的实现方法，包括：

1)预先将微处理器的向量物理寄存器文件组织成N个寄存器组，每个寄存器组包含一对M位的向量物理寄存器，为每个M位的向量物理寄存器维护一个空闲位，初始时所有向量物理寄存器的空闲位都被置位为1；

2)在指令重命名时，判断要重命名的向量指令要写的向量体系结构寄存器宽度是2*M位还是M位，如果是2*M位，则从N个寄存器组中选择两个向量物理寄存器都是空闲的一个寄存器组分配给该向量指令的目的寄存器以建立重命名映射关系，且将被选择的寄存器组中的两个向量物理寄存器的空闲位都清零；如果是M位，则从N个寄存器组中选择一组中的一个空闲的寄存器分配给该向量指令的目的寄存器以建立重命名映射关系，且将这个向量物理寄存器的空闲位清零；

3)指令提交时，将被释放的向量物理寄存器的空闲位置位为1。

可选地，步骤1)中预先将微处理器的向量物理寄存器文件组织成N个寄存器组时，若N个寄存器组当作为2*M位的向量物理寄存器被使用，则针对寄存器组采用寄存器组的编号作为访问索引号。

可选地，步骤1)中预先将微处理器的向量物理寄存器文件组织成N个寄存器组时，若N个寄存器组当作为M位的向量物理寄存器被使用，则针对寄存器组采用{组内编号,寄存器组的编号}作为索引号，其中0≤寄存器组的编号N，组内编号为0或1。

可选地，步骤2)包括：