[发明专利]面向通信和多媒体应用的单指令多数据处理器电路结构

摘要

本发明属于高性能并行计算处理器技术领域，具体为一种面向通信和多媒体应用的单指令多数据处理器电路结构。包括SIMD整数运算单元、流水线控制单元、处理器异常控制单元、SIMD乘除法运算单元和适用于SIMD运算的扩展寄存器文件单元。其中，SIMD整数运算单元，在常规整数运算单元基础上增加SIMD相关数据通路，实现单条指令同时对多个数据进行运算；寄存器文件地址空间由32个扩展到64个，添加相应的映射表配置映射关系，构成适用于SIMD运算的扩展寄存器文件单元。本发明根据现有的开源精简指令集处理器架构，从SIMD角度挖掘指令内部的并行性，提出了一套面向众核片上网络的处理器架构。经过验证，运算效率显著提升。

主权项

一种面向通信和多媒体应用的单指令多数据处理器电路结构，其特征在于，由SIMD整数运算单元，流水线控制单元，处理器异常控制单元，SIMD乘除法运算单元，扩展寄存器文件单元共计五个模块组成；SIMD整数运算单元，支持SIMD指令与普通RISC指令两种模式的运算，其中SIMD指令定义为，单条指令对多个数据同时运算；流水线控制单元，适用于SIMD指令与普通指令模式下，对指令流水中的数据相关、控制相关和结构相关进行判定并对指令流水做相应的调整；处理器异常控制单元，适用于SIMD指令与普通指令模式下，对指令流水中的中断、异常指令情况作相应处理；SIMD乘除法运算单元，负责普通指令和SIMD指令的标量-标量乘除法运算、乘加乘减运算，以及SIMD指令模式下向量-标量乘法运算；适用于SIMD运算的扩展寄存器文件单元，在现有开源RISC架构寄存器文件基础上，将地址空间由32个扩展到64个，并添加相应的映射表配置映射关系，适用于SIMD指令运算，增加SIMD指令的并行计算能力；当指令被发射到SIMD处理器内核中，首先被SIMD整数运算单元获取，经过其内部的译码模块得到相应控制信号；控制信号将传输到流水线控制单元和处理器异常控制单元，得到相应的流水线控制操作；同时根据具体的指令，SIMD乘除法单元将获得输入操作数与操作模式信号，给出运算结果；扩展寄存器文件单元将根据每条指令的需求读出或写入具体寄存器单元的值。