兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，包括：输入数据存储单元，用于存储输入的计算数据；指令存储单元，用于存储专用指令，专用指令对应的专用计算库及通用指令；指令解析单元，对专用指令或通用指令进行解析，以转换成内部指令编码；可重构多级控制单元，根据内部指令编码，输出相应的多级流水计算命令；可重构多级计算单元，用于根据多级流水计算命令对计算数据执行相应的通用计算或专用计算，并输出相应的计算结果；输出数据存储单元，用于存储计算结果。本发明专利技术可以作为DSP处理器的协处理器，或单独作为加速计算核，提高通用计算能力的同时加快了专用算法，有效利用了硬件资源，具有极大的应用范围。

A reconfigurable computing device that takes into account general instruction and special instruction

The invention provides a computing device, taking into account the reconstruction of general instruction and special instructions may include: input data storage unit for storing the input data; instruction storage unit for storing special instructions, special instructions corresponding to the special computing library and general instruction; instruction analyzing unit, analyze the special instructions or general instructions. The internal instruction encoding to conversion; reconfigurable multistage control unit, according to the instruction encoding, output pipeline corresponding calculation command; multistage reconfigurable computing unit, according to the calculation of the multi-stage pipeline calculation command data execution calculation corresponding or special calculation, and output the corresponding results; the output data storage unit, calculation the results for storage. The invention can be used as a coprocessor of the DSP processor, or as an accelerated computing core, to improve the general computing power, while speeding up the dedicated algorithm, making full use of the hardware resources, and has great application scope.

【技术实现步骤摘要】
兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置
本专利技术涉及数字信号处理
，特别涉及一种兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置。
技术介绍
在数字信号处理领域，经常需要进行某种专用算法的大量数据计算，比如FFT(FastFourierTransformation，快速傅氏变换)、FIR(FiniteImpulseResponse，有限长单位冲激响应)、矩阵计算等。由于通用DSP(DigitalSignalProcess，数字信号处理)处理器的局限性，在专用算法下，效率不高，影响了通用DSP处理器的计算速度。但是通用DSP处理器的通用计算指令扩展了DSP计算的多样性和通用性。专用算法处理器虽然对于专用算法，计算速度很快，但是限制了算法，在非专用算法的应用期间，无法使用，浪费了计算性能。现有的可重构计算装置，针对多种算法实现可重构，在需要特定算法计算时，修改寄存器配置等，重构计算单元的组成方式，完成特定算法的快速计算。但其本质上还是专用算法，在通用DSP没有特定算法时，不能工作，浪费了计算性能。这些问题是由于这个可重构计算装置的实际应用场景还是比较单一，缺少对通用性的支持。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，该装置可以作为DSP处理器的协处理器，或单独作为加速计算核，提高通用计算能力的同时加快了专用算法，有效利用了硬件资源，具有极大的应用范围。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提出了一种兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，包括：输入数据存储单元，用于存储输入的计算数据；指令存储单元，用于存储专用指令，专用指令对应的专用计算库及通用指令；指令解析单元，对所述指令存储单元中存储的专用指令或通用指令进行解析，以将专用指令或通用指令转换成内部指令编码，并发送给可重构多级控制单元；所述可重构多级控制单元，用于根据所述内部指令编码，进入对应的多级状态机中，并输出相应的多级流水计算命令至可重构多级计算单元；所述可重构多级计算单元分别与所述输入数据存储单元和可重构多级控制单元相连，用于根据所述多级流水计算命令对所述计算数据执行相应的通用计算或专用计算，并输出相应的计算结果；输出数据存储单元，与可重构多级计算单元相连，用于存储所述计算结果。另外，根据本专利技术上述实施例的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置还可以具有如下附加的技术特征：在一些示例中，所述可重构多级计算单元用于：当待处理指令为通用指令时，对所述计算数据执行对应于所述通用指令的并行计算或多级流水计算；或者当待处理指令为专用指令，对所述计算数据执行对应于所述专用指令的多级批计算。在一些示例中，所述输入数据存储单元用于根据所述计算数据的地址，通过DMA从DDR中读取所述计算数据，并存储所述计算数据。在一些示例中，所述输出数据存储单元用于根据所述计算结果对应的地址，通过DMA将所述计算结果写回到DDR。在一些示例中，所述专用指令的专用计算库通过所述可重构多级控制单元可识别的内部指令编码组合得到。在一些示例中，所述可重构多级控制单元包括输入数据、数据计算及输出数据的三级流水。在一些示例中，其中，所述数据计算流水包括专用指令状态机和通用指令状态机。在一些示例中，在所述输入数据流水及输出数据流水中均使用专用指令。在一些示例中，所述可重构多级计算单元至少包括：多个乘加计算子单元、多个除法计算子单元、多个比较计算子单元及多个三角函数计算子单元。在一些示例中，所述可重构多级计算单元用于根据所述多级流水计算命令，对所述多个乘加计算子单元、多个除法计算子单元、多个比较计算子单元及多个三角函数计算子单元进行路由控制。根据本专利技术实施例的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，兼顾了DSP的通用计算指令，兼容了已有的现成软件编程库，显著提高了DSP处理器的通用计算能力；实现了专用的加速计算指令，并可灵活编程扩展，提高了专用算法计算的效率，极大的扩展了使用场景，显著的提高了DSP处理器的计算性能。该装置可以作为DSP处理器的协处理器，或单独作为加速计算核，提高通用计算能力的同时加快了专用算法，有效利用了硬件资源，具有极大的应用范围。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是根据本专利技术实施例的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置的结构框图；图2是根据本专利技术一个实施例的可重构多级控制单元的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的可重构多级计算单元的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。以下结合附图描述根据本专利技术实施例的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置。图1是根据本专利技术一个实施例的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置的结构框图。如图1所示，该装置100包括：输入数据存储单元110、指令存储单元120、指令解析单元130、可重构多级控制单元140、可重构多级计算单元150和输出数据存储单元160。其中，输入数据存储单元110(例如输入数据ram)用于存储输入的计算数据。具体地，输入数据存储单元110用于根据计算数据的地址，通过DMA(DirectMemoryAccess，直接内存存取)从DDR(DoubleDataRate，双倍速率同步动态随机存储器)中读取计算数据，并存储计算数据。指令存储单元120(例如指令ram)用于存储专用指令，专用指令对应的专用计算库及通用指令。其中，专用指令的专用计算库例如通过可重构多级控制单元可识别的内部指令编码组合得到，可编程扩展，从DDR中更新；在处理通用指令时，从DDR读取通用指令并存储。指令解析单元130对指令存储单元120中存储的专用指令或通用指令进行解析，以将专用指令或通用指令转换成内部指令编码，并发送给可重构多级控制单元140。其中，专用指令根据对应的专用计算库解析。可重构多级控制单元140用于根据内部指令编码，进入对应的多级状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，其特征在于，包括：输入数据存储单元，用于存储输入的计算数据；指令存储单元，用于存储专用指令，所述专用指令对应的专用计算库及通用指令；指令解析单元，对所述指令存储单元中存储的专用指令或通用指令进行解析，以将专用指令或通用指令转换成内部指令编码，并发送给可重构多级控制单元；所述可重构多级控制单元，用于根据所述内部指令编码，进入对应的多级状态机中，并输出相应的多级流水计算命令至可重构多级计算单元；所述可重构多级计算单元分别与所述输入数据存储单元和可重构多级控制单元相连，用于根据所述多级流水计算命令对所述计算数据执行相应的通用计算或专用计算，并输出相应的计算结果；输出数据存储单元，与可重构多级计算单元相连，用于存储所述计算结果。

【技术特征摘要】
1.一种兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，其特征在于，包括：输入数据存储单元，用于存储输入的计算数据；指令存储单元，用于存储专用指令，所述专用指令对应的专用计算库及通用指令；指令解析单元，对所述指令存储单元中存储的专用指令或通用指令进行解析，以将专用指令或通用指令转换成内部指令编码，并发送给可重构多级控制单元；所述可重构多级控制单元，用于根据所述内部指令编码，进入对应的多级状态机中，并输出相应的多级流水计算命令至可重构多级计算单元；所述可重构多级计算单元分别与所述输入数据存储单元和可重构多级控制单元相连，用于根据所述多级流水计算命令对所述计算数据执行相应的通用计算或专用计算，并输出相应的计算结果；输出数据存储单元，与可重构多级计算单元相连，用于存储所述计算结果。2.根据权利要求1所述的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，其特征在于，所述可重构多级计算单元用于：当待处理指令为通用指令时，对所述计算数据执行对应于所述通用指令的并行计算或多级流水计算；或者当待处理指令为专用指令，对所述计算数据执行对应于所述专用指令的多级批计算。3.根据权利要求1所述的兼顾通用指令和专用指令的可重构计算装置，其特征在于，所述输入数据存储单元用于根据所述计算数据的地址，通过DMA从DDR中读取所述计算数据，并存储所述计算数据。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊广超，贺庆礼，王琳，
申请(专利权)人：北京国睿中数科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11