[发明专利]在多线程处理器中选择线程切换事件的方法和装置

说明书

本发明涉及下列美国专利申请，这些申请的主题在此被纳入作为参考：(1)美国专利申请，题为“多线程处理器系统中的线程切换控制”，系列号08/957,002，于1997年10月23日与本申请同时递交；(2)美国专利申请，题为“多线程处理器中保证前进的装置和方法”，系列号08/956,875，于1997年10月23日与本申请同时递交；(3)美国专利申请，题为“在多线程处理器中改变线程优先级”，系列号08/958,718，于1997年10月23日与本申请同时递交；(4)美国专利申请，题为“在多线程处理器中强行线程切换的方法和装置”，系列号08/956,577，于1997年10月23日递交，与本申请同时递交，(5)美国专利申请，题为“在多线程处理器中后台完成指令及相关的取请求”，系列号773,572，于1996年12月27日递交；(6)美国专利申请，题为“多入口全相关过渡高速缓存”，系列号761,378，于1996年12月9日递交；(7)美国专利申请，题为“对从命令源到命令容纳点的命令设定优先级和路由的方法和装置”，系列号761,380，于1996年12月9日受理；(8)美国专利申请，题为“命令追踪处理过程的方法和装置”，系列号761,379，于1996年12月9日递交；(9)美国专利申请，题为“通过减小存储器访问等待延迟以增强数据处理系统中多线程操作的方法和系统”，系列号473,692，于1995年6月7日递交；(10)美国专利5,778,243号，题为“存储器的多线程单元”，1998年7月7日发布。

一般而言，本发明涉及用于计算机数据处理系统的一种改进的方法和装置，具体而言，本发明涉及在处理器硬件中实现的一种改进的高性能多线程计算机数据处理系统和方法。

现代计算机的基本结构包括与外部世界进行信息通信的外围装置；这些外围装置可以是键盘、监视器、磁带驱动器、与网络连接的通信线路等。在计算机的基本结构中还包括从外部世界接收这种信息，处理这种信息及向外部世界发布这种信息所必须的硬件，包括总线(bus)、存储器单元、输入/输出(I/O)控制器、存储装置、以及至少一个中央处理单元(CPU)等。CPU是系统的大脑。它执行包括计算机程序的指令，指挥其他系统部件的操作。

从计算机硬件的角度看，大多数系统以基本相同的方式操作。处理器实际上是快速完成非常简单的操作，如算术和逻辑比较以及从一地到另一地移动数据。指挥计算机完成大量这种简单操作的程序给人一种错觉，似乎计算机在做复杂的事情。用户感觉到的计算机系统的新的或改善的能力实际上都可能是机器完成同样的简单操作，但快得多。所以，对计算机系统的不断改进需要使这些系统比以往更快。

对计算机系统总速度的一种度量，也称作通过量，是由每单位时间完成的运算次数来度量的。从概念上讲，对系统速度的所有可能的改进中最简单的是提高各组成部分的时钟速度，特别是处理器的时钟速度。于是，如果每个部件以两倍速度运行而工作方式完全不变，则系统将在一半时间内完成给定任务。多年以前由分离元件构成的计算机处理器通过缩小尺寸和减少元件数量使其运行速度显著加快；最终使整个处理器作为一个集成电路组装到单个芯片上。这种尺寸减小使有可能提高处理器的时钟速度，从而提高系统速度。

尽管由集成电路得到了速度的巨大改进，但仍然存在对更快计算机系统的需求。硬件设计者们通过更大规模的集成和其他技术、进一步减小电路尺寸，已能进一步改善速度。然而，设计者们认为，物理尺寸的减小不能无限地继续下去，而且继续提高处理器时钟速度也是有限的。所以，为进一步改善计算机系统的总体速度，其注意力已指向其他途径。