[发明专利]一种块大小可变的可重构矩阵寄存器文件

摘要

本发明公开了一种块大小可变的可重构矩阵寄存器文件，目的是提供一种大小在运行过程中均可改变的向量寄存器文件。它由矩阵寄存器文件主体、行列分块标志及行分块寄存器、读写端口、三级译码电路组成，行列分块标志及行分块寄存器根据分块指令进行修改，三级译码电路由全局行译码器、全局列译码器、本地译码器组成，根据行列分块标志及行分块寄存器的内容对信号进行译码，生成行列读写地址；矩阵寄存器文件主体根据行列分块标志及行分块寄存器的内容分块。分块指令设计在CPU中。本发明通过指令动态改变分块形式，且分块大小和数量均可改变，能够满足在不同算法运行时、算法运行的不同阶段所需数据块大小不同的需求，且分块方式灵活，开销小。

主权项

1.一种块大小可变的可重构矩阵寄存器文件，其特征在于它由矩阵寄存器文件主体、行列分块标志及行分块寄存器、读写端口、三级译码电路组成：矩阵寄存器文件主体将读写地址所指的存储单元行或存储单元列的内容读出至相应读端口的读出缓冲器，或者将写数据总线上的内容写入读写地址所指的存储单元行或存储单元列；矩阵寄存器文件主体采用支持行列向量访问的向量寄存器文件中的矩阵寄存器文件主体，根据行列分块标志及行分块寄存器的内容分块；分块的形式有：①按列不分块，按行等分成k*1块，②当k＝kmax时行列同时分块，分成kmax*kmax块；矩阵寄存器文件主体共有log₂kmax+2种分块情况；k为2的幂且，min(M，N)指M和N中的小数；当k为2的0次幂时，行列都不分块，此种情况为矩阵寄存器全局映像，与支持行列向量访问的向量寄存器文件相同；分块情况下每个子块作为一个独立的寄存器文件与其它子块并行工作，当行列都分成kmax块时，即矩阵寄存器文件等分成kmax*kmax寄存器文件，此时寄存器文件子块称为本地寄存器文件，本地寄存器文件上的读写端口称为本地读写端口；行列分块标志及行分块寄存器是存贮行列分块标志和行分块标志的寄存器，由行分块标志、列分块标志、行分块寄存器组成，与CPU指令部件和三级译码电路相连，它根据CPU指令部件发来的分块指令进行修改；读写端口采用支持行列向量访问的向量寄存器文件中的读写端口，当矩阵寄存器文件分成子块工作时，不同分块情况读写端口地址长度不同，不分块地址长度最长，为AddLen，AddLen≤log₂(min(M，N))，按行分成k块地址长度为AddLen-log₂k，分成kmax*kmax块地址长度为AddLen-2log₂kmax，每个子块的读写端口数量与矩阵寄存器全局映像完全相同，且子块的每个端口与该子块的其它端口并行工作；向量寄存器文件总的读端口数量从N_R增加到N_R*(kmax²+2kmax-1)，写端口数量从N_W增加到N_W*(kmax²+2kmax-1)，其中kmax²+2kmax-1是log₂kmax+2种分块情况下一共可分成的子块数量；将log₂kmax+2种分块情况下的kmax²+2kmax-1个子块的序号相同的读或写端口分为一组，各组的读端口或写端口相同，一共分为N_R组读端口和N_W组写端口，每组使用一个三级译码电路统一译码；三级译码电路读取行列分块标志及行分块寄存器的内容，从读写端口接收读写地址、读写使能信号、行列选择信号，对这些信号进行译码，生成读写数据所需的行列读写地址通过行读地址选择总线、列读地址选择总线、行写地址选择总线、列写地址选择总线送矩阵寄存器文件主体；三级译码电路由一个全局行译码器、kmax个全局列译码器、kmax*kmax个本地译码器组成；全局行译码器为第一级译码器，与行列分块标志及行分块寄存器、组内所有读写端口、所有全局列译码器相连；全局列译码器为第二级译码器，每行一个，共kmax个，每行的全局列译码器都与全局行译码器、行列分块标志及行分块寄存器、组内所有读写端口、本行的kmax个本地译码器相连；本地译码器为第三级译码器，共有kmax²个，与等分成的kmax*kmax个本地寄存器文件一一对应；每个本地译码器都与行列分块标志及行分块寄存器，该本地译码器所在行的全局列译码器、本地译码器对应的组内本地读写端口、本地译码器对应的本地寄存器文件相连。