[发明专利]矢量处理系统中执行指令的方法及其设备

说明书

本申请与如下美国专利申请有关：D.Bhandarkar等人的“矢量处理系统中使用的上下文交换方法及其设备”（申请号：07/170，399，申请日1988年3月18日）以及“矢量处理器的异常报告装置”（申请号：07/170，393，申请日：1988年3月18日）;F.Kckeen等人的“用矢量处理器处理非同步存贮器管理异常的方法及其设备”（申请号：07/170，367，申请日：1988年3月18日）。

本发明与一般数据处理系统有关，特别是与那些能执行矢量指令的数据处理系统有关。

除主处理器或标量处理器外，某些高性能数据处理系统还包括能快速和有效地处理矢量指令的独立矢量处理器。矢量指令命令处理器对以矢量表示的数据进行存贮、算术和逻辑操作。主处理器或标量处理器处理称之为“标量”指令的其它类型指令。例如，标量指令命令处理器对逻辑数据或标量数据进行存贮、算术和逻辑操作。

矢量指令可以包括矢量值以及标量值作为其操作数。因此，根据指令类型、指令是否需要标量操作数以及矢量操作数等，矢量指令可有几种不同的指令格式，对操作数可进行不同类型的寻址，例如基数位移寻址，这也影响指令格式。

被IBM系统/370处理的矢量指令能以QST格式压缩，其操作码后跟有标量寄存器标号、第一通用寄存器标号、矢量寄存器标号和第二通用寄存器标号。同样也被IBM系统/370使用的VV格式具有在其后跟有三个矢量寄存器标号的操作码。这些指令格式需要主处理器或标量处理器了解矢量处理器的结构，例如，标量处理器必须知道矢量处理器具有几个矢量寄存器。单一的矢量指令格式会增大标量处理器设计的复杂性。

有时需要仅处理某些因进行逻辑运算或算术运算而产生的矢量分量，用于这种选择性矢量处理的一般术语为“屏蔽”。IBM系统/370在矢量屏蔽模式控制下执行某些矢量指令。矢量屏蔽模式控制使运算产生的某些矢量分量被“屏蔽输出”，当处于非屏蔽模式时，矢量指令操作数以正常方式处理，但当处于矢量屏蔽模式时，只对那些相应于矢量屏蔽寄存器中“1”的分量的结果进行记录，而相应于“0”的分量保持不变。

因为IBM系统/370要求屏蔽寄存器允许位为“1”，它不能适应使用负逻辑（“0”为有效值）的程序，在这种情况下，最好能够在作为有效值的“1”或“0”之中作出选择。

因此，本发明的一个目的是允许具有标量处理器和矢量处理器的数据处理系统能简化矢量和标量指令的处理。

本发明的第二个目的是使矢量指令格式化，该格式化不要求标量处理器了解与矢量处理器的分布有关的信息。

本发明的第三个目的是通过矢量指令中的字段来控制来自矢量处理器的结果的屏蔽。

本发明的第四个目的是通过矢量指令中的字段来控制数据处理系统中的矢量异常处理。

本发明的其它一些目的和优点将通过后面的说明来阐明，这些目的和优点在说明书里是显而易见的，并可以通过本发明的实施例得到了解。通过由权利要求书特别指出的权利要求或其组合能够实现和获得本发明的目的和优点。

由下面的概述可知，为了达到以上目的，本发明包括以下部分：用于存贮在执行矢量指令时使用的操作数的存贮器和用于分离矢量指令和标量指令中的操作码和操作数的指令分析装置，从存贮器中检索被矢量指令和标量指令所指定的操作数的矢量取出装置，用于执行矢量指令的矢量处理装置包括用于存贮矢量数据的矢量存贮装置和用于操作数译码及从矢量指令中选择矢量指示字的矢量抽取装置，与指令分析装置连接的矢量指令路径选择装置将操作码和操作数送往矢量处理装置。

构成说明书一部分的附图描述了本发明的几个实施例，并与文字说明一起阐明了本发明的原理。

图1是本发明数据处理系统的最佳实施例方框图;

图2是图1所示的矢量处理单元最佳实施例的部分方框图;

图3是图2所示的矢量控制逻辑最佳实施例的部分方框图;

图4表示能在图1所示的数据处理系统中使用的矢量指令字的各种格式;

图5表示与图4所示的矢量指令字相关的矢量控制字;

图6表示图4所示的矢量控制字的特征位字段;

图7表示可用于本发明的数据处理系统的标量指令字的一种格式;

图8表示在矢量指令处理期间不同寄存器和矢量控制字字段的内容;

图9表示一个指令译码器的最佳实施例;

图10为矢量指令译码时执行操作的流程图;

图11为图1和图2所示的矢量处理单元中的矢量处理器状态寄存器框图;

图12为图1和图2所示的矢量处理单元中的矢量算术异常寄存器框图;