融合IF-THEN指令的微处理器制造技术

本发明专利技术公开了一种融合IF-THEN指令的微处理器，包含一指令转译单元，用以由IT指令抽取条件资讯以及将IT指令融合于第一IT区块指令。对于IT区块的每个指令，此指令转译单元使用由IT指令所抽取的条件资讯来确认IT区块指令的相对应条件，以及将IT区块指令转译为微指令，此微指令包含此相对应条件。微处理器并包含多个执行单元，用以依据此相对应条件以执行微指令。对于各个IT区块指令，指令转译单元利用所抽取的条件资讯确认一相对应状态值。此状态值包含IT指令的低位八个位元，且其中低位五个位元左移N-1位元，其中，N是指此IT区块指令在IT区块内的位置。

【技术实现步骤摘要】

本申请案主张2013年5月21日提出申请的美国临时申请案第61/825,699号“融合IF-THEN指令的微处理器”的优先权，此案件系整体引用为本案的公开公开内容。 本专利技术关于微处理器的
，特别是关于非循序执行(out-of-order execution)微处理器。
技术介绍
条件指令的执行是处理器指令集的一个重要议题。举例来说，条件分支指令几乎存在于每个指令集且经常被程序使用。除了分支指令，指令集亦会包含其他种类有条件执行的指令。 对于提升处理器效能的要求持续存在。相较于只能依序执行指令的处理器，具有微架构能使处理器不依照程序顺序执行指令(非循序执行)，通常可以获得显著的效能提升。因此，对于指令集内具有条件指令的处理器而言，寻找一个方法改善处理器非循序执行的效能，是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供一微处理器。此微处理器包含一指令转译单元，用以由该IT指令抽取条件资讯以及将该IT指令融合于一IT区块指令。对于该IT区块的每个指令，此指令转译单元使用由该IT指令所抽取的该条件资讯以确认该IT区块指令的一相对应条件，以及将该IT区块指令转译为一微指令，而此微指令包含该相对应条件。此微处理器并包含多个执行单元，用以依据该相对应条件，以条件地执行该微指令。 本专利技术的另一实施例提供一种利用一微处理器执行一If-Then(IT)指令与一相关IT区块的方法，此方法包含由该IT指令抽取条件资讯的步骤。对于该IT区块的每个指令，此方法包含：使用由该IT指令所抽取的该条件资讯以确认该IT区块指令的一相对应条件；将该IT区块指令转译为一微指令，而此微指令包含该相对应条件；以及依据该相对应条件，条件地执行该微指令。对于该IT区块的该第一指令，前述将该第一IT区块指令转译为一微指令的步骤系包含将该IT指令融合于该IT区块指令。 本专利技术的又一实施例提供一个微处理器。此微处理器包含一指令转译单元，透过将一IF-Then(IT)指令与一邻近程序指令的融合，以将该IT指令与一相关联IT区块转译出M个微指令。此IT区块包含M个指令，其中，M为一大于零的整数。此微处理器并包含多个执行单元，用以执行由该IT指令与该相关联IT区块转译出的该M个微指令。 本专利技术的又一实施例提供一种利用一微处理器执行的方法。此方法包含：利用该微处理器的一指令转译单元，将一IF-Then(IT)指令与一邻近程序指令融合，以将该IT指令与一相关联IT区块转译出M个微指令。此IT区块包含M个指令，其中M为一大于零的整数。此方法并包含利用该微处理器的多个执行单元，执行由该IT指令与该相关联IT区块转译出的该M个微指令。 本专利技术的又一实施例提供一种微处理器。此微处理器包含一指令转译单元，用以将N个指令的指令序列转译为M个微指令的第一指令序列，其中，该N个指令的指令序列为一IF-Then(IT)指令与跟随该IT指令的一相关联的IT指令区块，其中各该IT区块指令为一非条件指令，该非条件指令会透过IT指令所指定条件的暗示而变为条件指令，其中，N为一大于一的整数，M为一大于零的整数。此指令转译单元亦将N-1个指令的指令序列转译为M个微指令的第二指令序列，其中，该N-1个指令的指令序列对应于该IT区块指令，其中该N-1个指令的每一个指定与其相对应的IT区块指令相同的操作，但对该相对应的IT指令区块所暗示的指定条件予以明确指定，其中，该第二指令序列与该第一指令序列相同。此微处理器亦包含多个执行单元，用以执行由该指令转译单元所产生的该些微指令。 本专利技术的又一实施例提供一种利用一微处理器执行的方法。此方法包含：利用一指令转译单元，将N个指令的指令序列转译为M个微指令的第一指令序列，其中，该N个指令的指令序列为一IF-Then(IT)指令与跟随该IT指令的一相关联的IT指令区块，其中各该IT区块指令为一非条件指令，该非条件指令会透过IT指令所指定条件的暗示而变为条件指令，其中，N为一大于一的整数，M为一大于零的整数。此方法亦包含：利用该指令转译单元，将N-1个指令的指令序列转译为M个微指令的第二指令序列，其中，该N-1个指令的指令序列对应于该IT区块指令，其中该N-1个指令的每一个指定与其相对应的IT区块指令相同的操作，但对该相对应的IT指令区块所暗示的指定条件予以明确指定，其中，该第二指令序列与该第一指令序列相同；此方法亦包含：利用多个执行单元，用以执行由该指令转译单元所产生的该些微指令。 关于本专利技术的优点与精神可以藉由以下的专利技术详述及附图得到进一步的了解。 附图说明 图1为本专利技术一微处理器的方块示意图。 图2为图1的指令格式化单元为各个IT区块指令所产生的ITSTATE 的一实施例的方块示意图。 图3为图1的FSTATE的一实施例的方块示意图。 图4为图1的格式化指令队列(FIQ)的项目的一实施例的方块示意图。 图5为图1的指令间接暂存器(IIR)的项目的一实施例的方块示意图。 图6为图1的重排缓冲器(ROB)的项目一实施例的方块示意图。 图7为图1的微处理器执行IT指令与IT区块的一实施例的流程图。 图8为图1的微处理器所执行的操作一实施例的流程图。 图9为图1的微处理器执行图8的操作的一实施例的方块示意图。 图10为图1的微处理器执行图8的操作的另一实施例的方块示意图。 其中，附图标记： 微处理器100                        指令快取102 指令转译单元104                    暂存器别名表(RAT)112 保留站114                          执行单元116 引退单元118                        格式化单元状态(FSTATE)126 储存处理器状态暂存器(SPSR)128      指令间接暂存器(IIR)122 重排缓冲器(ROB)124 指令格式化单元132 格式化指令队列(FIQ)134 指令转译器 136 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个微处理器，其特征在于，包含：一指令转译单元，用以：由一IT指令抽取条件资讯；将该IT指令与一IT区块指令融合；以及对于该IT区块的每个指令：使用由该IT指令抽取的该条件资讯确认该IT区块指令的一相对应条件；以及将该IT区块指令转译为一微指令，该微指令包含该相对应条件；以及多个执行单元，用以依据该相对应条件，条件地执行该微指令。

【技术特征摘要】
2013.05.21 US 61/825,699;2013.10.29 US 14/066,5201.一个微处理器，其特征在于，包含：
一指令转译单元，用以：
由一IT指令抽取条件资讯；
将该IT指令与一IT区块指令融合；以及
对于该IT区块的每个指令：
使用由该IT指令抽取的该条件资讯确认该IT区块指令的一相对
应条件；以及
将该IT区块指令转译为一微指令，该微指令包含该相对应条件；
以及
多个执行单元，用以依据该相对应条件，条件地执行该微指令。
2.如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，该IT指令包含一ARM
架构IT指令。
3.如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，该指令转译单元还用以：
对于该IT区块的每个指令，使用所抽取的该条件资讯确认一相对应状态
值，其中该状态值包含该IT指令的低位8位元，该IT指令的低位5位元左移
N-1位元，N指该IT区块指令在该IT区块内的位置。
4.如权利要求3所述的微处理器，其特征在于，该微处理器还用以：
检测该IT区块的所转译出的微指令是否有导致一例外条件的一微指令；
以及
将关联于该例外的一ARM架构储存程序状态暂存器的低位八位元，填入转
译出且导致该例外条件的该微指令的该相对应状态值。
5.如权利要求3所述的微处理器，其特征在于，对于该IT区块的每个指
令：
该IT区块指令转译出的该微指令内的该相对应条件包含该相对应状态值
的[7:4]位元。
6.如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，该IT区块指令与该
IT指令所融合的该微指令仅执行该IT区块指令指定的操作，而不为该IT指
令执行任何操作。
7.如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，该微处理器还用以发

\t布由该指令转译单元产生的该些微指令以供非循序执行。
8.如权利要求1所述的微处理器，其特征在于，在至少一事例中，该
指令转译单元用以：
在一第一时钟周期内，由该IT指令抽取该条件资讯；
对于一部分的该IT区块指令，在该第一时钟周期内，使用所抽取的该条
件资讯确认该IT区块指令的该相对应条件；以及
对于剩余的该IT区块指令，在该微处理器接续该第一时钟周期的一个或
多个时钟周期内，使用所抽取的该条件资讯确认该IT区块指令的该相对应条
件。
9.一种利用一微处理器执行一If-Then指令与一相关IT区块的方法，
其特征在于，该方法包括：
由该IT指令抽取条件资讯；
对于该IT区块的每个指令：
使用由该IT指令抽取的该条件资讯确认该IT区块指令的一相对应条
件；
将该IT区块指令转译为一微指令，该微指令包含该相对应条件；以
及
依据该相对应条件，条件执行该微指令；以及
其中对于该IT区块的该第一指令，将该IT区块指令转译为一微指令的步
骤包含将该IT指令与该IT区块指令融合。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该IT指令包含一ARM架构
IT指令。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包含：
在将该IT区块指令转译为该微指令的步骤前，对于该IT区块的每个指令，
使用所抽取的该条件资讯确认一相对应状态值，其中该状态值包含该IT指令
的低位8位元，该IT指令的低位5位元左移N-1位元，N指该IT区块指令在
该IT区块内的位置。
12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法还包含：
检测该IT区块转译出的微指令中是否有导致一例外条件的一微指令，以
因应条件执行该微指令的步骤；以及
将关联于该例外的一ARM架构储存程序状态暂存器的低位八位元，填入转
译出导致该例外条件的该微指令的该指令的该相对应状态值，以因应该检测步
骤。
13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，对于该IT区块的每个指令：
该IT区块指令转译出的该微指令内的该相对应条件包含该相对应状态值
的[7:4]位元。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该IT区块指令与该IT指
令融合出的该微指令仅执行该IT区块指令指定的操作，而不为该IT指令执行
任何操作。
15.如权利要求9所述的方法，其特征在于，还包含：
其中，条件执行由该IT区块的各个指令所转译产生的该微指令的步骤包
含发布该些微指令用以依据非循序方式来执行。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在至少一事例中，由该IT
指令抽取该条件资讯的步骤在一第一时钟周期内执行，对于一部分的该IT区
块指令，使用所抽取的该条件资讯确认该IT区块指令的该相对应条件的步骤，
在该第一时钟周期内执行，对于剩余的该IT区块指令，使用所抽取的该条件
资讯确认该IT区块指令的该相对应条件，是在该微处理器接续该第一时钟周
期的一个或多个时钟周期内执行。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：泰瑞·派克斯，G·葛兰·亨利，
申请(专利权)人：威盛电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71