[发明专利]一种多模式自适应切换处理器

摘要

本发明公开了一种多模式自适应切换处理器，解决处理器在高吞吐，低功耗和高可靠性之间进行折衷和平衡的问题。本发明由指令池、第一数据缓存、第一解耦缓存、计算池、第二解耦缓存、存储池、自适应控制模块组成，指令池由指令高速缓存、译码单元和分派单元组成；第一解耦缓存由3个指令缓存组成；计算池由3组计算单元组成；第二解耦缓存由3个数据缓存组成；存储池由3个子寄存器文件和3个子数据存储器组成；自适应控制模块是软件，根据环境参数向分派单元、第一数据缓存、计算池、存储池发送不同的开关信号，改变分派单元分派策略，实现吞吐率‑功耗‑可靠性三种模式自适应切换，使得处理器在这三种模式下的总体效能达到动态最优。

主权项

1.一种多模式自适应切换处理器，通过总线与存储器相连，存储器存储处理器将要运行的程序、数据，并存储传感器采集到的温度值、辐射值等环境参数；多模式自适应切换处理器从存储器获得指令、数据和环境参数，执行程序，将执行程序得到的结果通过总线回传到存储器中；其特征在于多模式自适应切换处理器由指令池、第一数据缓存、第一解耦缓存、计算池、第二解耦缓存、存储池、自适应控制模块组成，根据环境参数进行状态自适应切换；指令池的输入端口连接存储器，指令池输出端口连接至第一解耦缓存的输入端口和第一数据缓存，指令池由指令高速缓存、译码单元和分派单元组成；第一数据缓存的输入端口连接存储器、自适应控制模块和指令池，输出端口连接至计算池，第一数据缓存存放来自存储器中的数据，根据从自适应控制模块接收的不同开关信号和译码单元发送的地址将不同数目的数据送到计算池；第一解耦缓存的输入端口连接指令池，输出端口连接计算池，第一解耦缓存由第一指令缓存，第二指令缓存和第三指令缓存组成；计算池的输入端口连接第一解耦缓存、第一数据缓存和自适应控制模块，输出端口连接第二解耦缓存，计算池由第一组计算单元，第二组计算单元和第三组计算单元组成，每组计算单元包括4个运算单元：一个整数运算单元，一个浮点乘法器，一个浮点加法器和一个浮点除法器；第二解耦缓存的输入端口连接计算池，输出端口连接到存储池，第二解耦缓存由第二数据缓存、第三数据缓存和第四数据缓存组成；存储池由寄存器文件和数据存储器组成，寄存器文件由第一子寄存器文件、第二子寄存器文件和第三子寄存器文件组成，数据存储器由第一子数据存储器、第二子数据存储器和第三子数据存储器组成，存储池中的每个子寄存器文件和每个子数据存储器可以独立开启和关闭；自适应控制模块与存储器相连，接收存储器的环境参数，自适应控制模块的输出端口连接到指令池、第一数据缓存、计算池和存储池，自适应控制模块是烧在处理器中的软件，自适应控制模块从存储器获取环境参数，根据温度、辐射值和电量这三种环境参数不同，向分派单元、第一数据缓存、计算池、存储池发送高吞吐率模式开关信号、低功耗模式开关信号、高可靠性模式开关信号中任意一种，通过改变分派单元分派策略、关断或打开不同计算单元、不同子寄存器文件和不同子数据存储器来实现处理器的不同运行模式。