[发明专利]一种高性能微处理器寄存器及其内存地址弹性保护方法

摘要

本发明公开了一种高性能微处理器寄存器及其内存地址弹性保护方法，方法包括：赋值37、38、39号寄存器，分配内存区间；检查14号寄存器的内容是否在39号中页值之内；检查16号寄存器的页码是否在0号到37号页码范围中；检查18号寄存器的页码是否在37、38号范围中；检查20号寄存器的内容是否在38、39号中页值之内；处理器把异常号送到异常中断寄存器中，当前处理器的指令页是18号，指令指针是17号，处理器通过执行操作系统的异常中断处理程序。本发明在不改变指令集的前提下可轻易升级，采用浅流水线设计和精简流水线架构，能够更好地减少每条指令的时间，同时支持多发多射，提高处理器运算速度，有效地分配内存空间，有效防止应用程序的非法访问。

主权项

一种高性能微处理器寄存器，其特征在于：它包括：永远为0的0号寄存器；用作累加器的1～8号寄存器；用作乘法时的高位，除法指令的商的9号寄存器；用作乘法时的低位，除法指令的模的10号寄存器；用作返回用户模式时的指针、页的11、12号寄存器；用作处理器在用户模式时的指令指针、页的13、14号寄存器；用作处理器在特权模式时的指令指针、页的15、16号寄存器；用作处理器在中断模式时的指令指针、页的17、18号寄存器，其页只有处理器在ken mode和int mode下才被数据移动指令赋值，如果处理器在soft mode和urs mode，则不能赋值并产生异常；用作软件模式的指令指针、页的19、20号寄存器，其页只有处理器在ken mode、int mode和soft mode下才被数据移动指令赋值，如果处理器在urs mode，则不能赋值并产生异常；用作堆栈指针、页的21、22号寄存器，当给其控制的0级cache赋值时，检查其特权级，当特权级值小于等于它才被赋值，否则产生异常；用作页寄存器的指针、页的23、24号寄存器，当给其控制的0级cache赋值时，检查其特权级，当特权级值小于等于它才被赋值，否则产生异常；用作页寄存器的指针、页的25、26号寄存器，当给其控制的0级cache赋值时，检查其特权级，当特权级值小于等于它才被赋值，否则产生异常；用作页寄存器的指针、页的27、28号寄存器，当给其控制的0级cache赋值时，检查其特权级，当特权级值小于等于它才被赋值，否则产生异常；用作页寄存器的指针、页的29、30号寄存器，当给其控制的0级cache赋值时，检查其特权级，当特权级值小于等于它才被赋值，否则产生异常；用作状态寄存器的31号寄存器；用作页目录寄存器的32号寄存器，保存虚拟地址转换式的页目录低20位有效，高12位强制为0，否则在以后的产品中产生不可预知的错误异常；用作定时器timer的33～36号寄存器，当timer使能后，处理器每经过一个时钟寄存器的值加1，溢出时产生异常；分别用作kenend、intend和softend寄存器的37～39号寄存器，在计算机的内存不大于4GB，在页大小为4kb时低20位有效，高12位必须为0，否则产生指令错误异常；用作异常中断寄存器的40号寄存器，15位为1开启中断，反之不开启；16位为1开启异常，反之不开启；用作页异常线性地址的41号寄存器；用作多任务模式下的页开始、结束位置的42、43号寄存器，当操作系统开启多任务保护模式，当用户页的值在42、43号寄存器值之外时，处理器产生出界异常；用作虚拟模式下的页开始、结束位置的44、45号寄存器，0号版本的内核暂时保留；用作tlb入口的46～50号寄存器，该寄存器的21，22，23位的值是000，001，010，011，100，101，110，111，其中，011，100，101，110保留，供处理器架构升级用，000作为0级cache的地址使用，001作为1级cache的地址使用，010作为2级cache的地址使用，111作为处理器的全局地址，供io输入输出块使用，高9位是处理器的处理核心号码，供处理器升级成多核心时使用，在操作系统为单核心时强制为0，低20位是cache的块号；用作内部dma的51～53号寄存器，51号寄存器为地址的开始地址，52号寄存器为地址结束处；53号寄存器保留；54号寄存器保留；用作分页模式下的局部地址转换的奇54、55号寄存器；57～60号寄存器分别作为config0、config1、config2、config3，其中，对于config0，25号寄存器低4位分别使能0，1，2，3号时钟，第4位为1开启分页机制，为0时开启分页码机制，第5位多任务保护模式，操作系统检查当前usr mode的指令页码的范围是否在42、43号寄存器之内，不在其内，则产生异常；其它位保留，config1、config2、config3分别保留；分别用作trp、trpp寄存器的61、62号寄存器，在任务切换时，61、62号寄存器的值无需保存，其每行的数据长度为32位，在任务切换时把寄存器的值放在里面，执行该任务时将数据取出；63号寄存器cpu属性如下：处理器核心数     9bit【31，23】处理器当前核心号 9bit【22，14】处理器的位数     3bit【2，0】   其它位保留；其中，32～63号寄存器的值只有运行在ker mode，int mode和soft mode才能被赋值。