将用户定义的执行单元加至采用可配置长指令字(CLIW)的处理器的方法和设备技术

本发明专利技术是一个系统及操作该系统的方法，其中多个不同专用硬件核心外处理单元［图２，单元１－ｎ］被连至一个核心处理器［图２，单元５０］，以便增加处理器的速度，处理能力和灵活性。由核心处理器执行的基准指令启动对存于ＣＬＩＷ存储器内的可配置长指令字（ＣＬＩＷ）指令的执行［图２，单元１８］。核心外执行单元的操作由ＣＬＩＷ指令控制。这些ＣＬＩＷ指令还控制由核心处理器单独地完成的操作。核心外逻辑单元在核心处理器的数据地址逻辑的控制下在操作上连至核心处理器的数据存储器。将ＣＬＩＷ技术用于控制核心外硬件逻辑单元，允许增加多个不同核心外逻辑单元而不影响核心处理器的指令集，编码空间或指令解码器。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利
和背景包括专用数据处理器例如数字信号处理器(DSP)在内的数据处理器普遍用于各种设备例如蜂窝式电话，调制解调器，机顶盒，一般数字通信设备，音乐与视频设备，声音与图象识别设备和许多其他系统中。这些设备能够完成很大的计算任务和按照严格的实时约束要求进行操作。任何DSP的核心是执行单元。一个DSP的执行单元通常是高度专门化的，被设计为完成DSP应用中普通类型的计算。然而，迄今为止，没有一个数据处理器能够满足所有或甚至于大多数应用要求。当可用的数据处理器不满足系统要求时，以下选代手段是当今可行的1.将专用硬件加至系统中以便完成所需功能，此偏重于硬件的解决方案不灵活，并且比软件方案难于维持。2.修改数据处理器以便包括附加执行单元(例如乘法累加单元或Galois域乘法器)。此解决方案是(a)对于并不要求附加功能的应用程序而言，不太有效(即它可能要求较大电路面积)及(b)由于涉及增加新功能，建立新指令和修改核心处理器的其他部分(例如核心处理器的指令解码器)而成为昂贵和费时的过程。3.增加一个松散偶合的协处理器例如数字协处理器的Intel的X87家族中的成员，以便协助完成附加计算。不是与核心紧密地偶合的协处理器必须接受一个程序和该协处理器需要一个“开始”指令以便被启动。当协处理器被执行完毕时，该协处理器通过例如中断与核心同步。该核心处理器和协处理器可能花费相当多的时间来彼此等待同步信号。4.提供一个能够由ASIC开发商进行配置的处理器。这些处理器对硬件资源(例如ALU，乘法器，数据路径等)和指令的选择是固定的。对于此基线体系结构，能够增加多条新指令。对于能够作出的改变而言，这些芯片的灵活性是有限的。5.增加一个紧密偶合的使用指令编码中专门区域的协处理器。此区域被加于核心处理器的指令中并且被送至核心外单元以便控制这些核心外单元。此方案具有的缺点是(a)事先有限和固定的协处理器支持；和(b)牺牲大部分指令编码空间，如果应用程序不需要协处理器，则将增加总的代码规模。因此，广泛地认识到和非常有利的是具有一种核心外执行单元或类似的核心外逻辑单元，他们允许处理器的执行单元被定制而不改变核心处理器本身的指令集。附加地，非常有利的是具有一个非常灵活的解决方案，它能够允许用户定制核心处理器以便适合应用程序需要而不必在代码规模，可变倍性和总系统参数方面进行妥协。
技术实现思路
图1阐述本专利技术的一般原理，外部核心外处理单元54通过一个接口52以可互换和可选择的方式连至一个核心处理器50。此核心外处理单元的可互换选择允许根据具体应用程序的需要在处理能力，速度和灵活性方面加强核心处理器。 能够使用可配置长指令字(CLIW)技术增加核心外逻辑单元而不修改核心处理器的指令集，该技术被描述于名为“可配置长指令字体系结构和指令集”的共同未决美国专利申请号09/247,686中，它在此处被全部引为参考。CLIW指令是定制元指令，允许修改处理器能够执行的指令集而不影响核心处理器的指令空间。 将CLIW指令唯一地用于控制核心外执行单元的操作的好处是允许增加一个或多个在设计核心处理器时并没有考虑到的不同设计的核心外执行单元而不要求修改核心处理器，其指令解码器或其指令集，因为用于控制核心外执行单元的控制信号是从CLIW存储器中获得并且通过核心外执行单元接口送至核心外执行单元的。 也称为可重用块的用于控制核心外执行单元的任何具体配置的操作的CLIW指令能够与核心处理器的指令集独立地开发出来而不影响其他配置的软件。此外，一个包括由CLIW唯一地进行控制的核心外执行单元的处理器配置能够单独地运行为核心处理器编写的软件以及运行为只包括核心外执行单元的子集的处理器的包括于处理器内的软件，假如该处理器的子集位于相应的核心外执行单元接口端口处。 一个高速数据处理器可以使用多条数据总线和多端口数据存储器以便允许访问任何一个处理器周期内的不止一个数据值。在本专利技术中，用于控制数据访问的逻辑信号，包括那些允许访问多条总线以及数据总线本身的逻辑信号可供核心外执行单元使用。调用CLIW指令的基准指令能够规定被读和写的数据操作数。包含于基准指令中的数据操作数寻址信息能够以与包含于普通核心处理器指令内的数据操作数寻址信息相同的方式来加以处理。此数据操作数信息的处理能够与从CLIW存储器中检索CLIW指令及CLIW指令的任何必要解码同时进行，核心外执行单元具有的与核心处理器相同的方式访问操作数的能力是有利的，因为它加速执行速度和与其他方法比较减少了编程的复杂性，例如将操作数放置于具体寄存器中，因为它避免了由核心外执行单元执行的指令的操作数的特殊处理所涉及的开销。 因此，根据本专利技术，提供了一种数据处理器，包括(a)至少一个核心外执行单元；(b)一个CLIW存储器，用于存储至少一个可配置长指令字(CLIW)指令；及(c)一个核心处理器，在操作上从CLIW存储器中检索至少一条CLIW指令并且将至少一条CLIW指令的至少一个相应部分送至至少一个核心外执行单元中的至少一个。 优选地，该核心处理器能够在操作上执行指令集的多条指令，而该指令集包括一个基准指令，用于启动CLIW指令的检索和执行。 优选地，该核心处理器还包括(d)一个数据存储器；和(e)一个数据地址逻辑系统，该数据地址逻辑系统在操作上控制核心处理器对数据存储器的访问，该数据地址逻辑系统还在操作上控制至少一个核心外执行单元对数据存储器的访问。 优选地，该核心处理器在操作上从CLIW存储器中检索CLIW指令，以及该数据地址逻辑系统在操作上控制核心处理器对数据存储器的访问和至少一个核心外执行单元几乎同时对数据存储器的访问。 优选地，该数据处理器还包括(f)一个CLIW指令解码器，其中该CLIW指令解码器在操作上将CLIW指令解码，及该数据地址逻辑系统在操作上控制核心处理器对数据存储器的访问及至少一个核心外执行单元几乎同时对数据存储器的访问。 同样根据本专利技术，提供了一种用于处理数据的方法，包括以下步骤(a)提供一个核心外执行单元；(b)提供一个核心处理器；及(c)由核心处理器和核心外执行单元两者都执行一条CLIW指令以便处理数据。 优选地，核心外执行单元只执行CLIW指令的一个相应部分，而核心处理器则执行CLIW指令的剩余部分。更为优选地，核心外执行单元只执行CLIW指令中与它相应的部分。 优选地，该方法还包括以下步骤(d)提供一个CLIW存储器；(e)存储该CLIW指令于CLIW存储器内；(f)由核心处理器从CLIW存储器中检索CLIW指令；及(g)在由核心外执行单元执行CLIW指令的相应部分之前，由核心处理器将CLIW指令的相应部分送至核心外执行单元。 优选地，核心外执行单元执行CLIW指令的一个相应部分，而核心处理器则同时执行CLIW指令的剩余部分。 优选地，该方法还包括以下步骤(h)由核心处理器发出一条基准指令以便启动CLIW指令的检索和执行。 优选地，该方法还包括以下步骤(i)提供一个数据存储器；(j)提供一个数据地址逻辑系统，用于控制核心处理器对数据存储器的访问和核心外执行单元对数据存储器的访问；及(k)在数据地址逻辑系统的控制下由核心外执行单元访问数据和由核心处理器访问数据。 优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据处理器，包括： （ａ）至少一个核心外执行单元； （ｂ）一个ＣＬＩＷ存储器，用于存储至少一个可配置长指令字（ＣＬＩＷ）指令；及 （ｃ）一个核心处理器，用于从所述ＣＬＩＷ存储器获取所述至少一条ＣＬＩＷ指令并且将所述至少一条ＣＬＩＷ指令的至少一个相应部分送至所述至少一个核心外执行单元中的至少一个。

【技术特征摘要】
US 2000-3-27 60/192,4031.一种数据处理器，包括(a)至少一个核心外执行单元；(b)一个CLIW存储器，用于存储至少一个可配置长指令字(CLIW)指令；及(c)一个核心处理器，所述CLIW存储器设置在所述核心处理器内，所述核心处理器用于从所述CLIW存储器获取所述至少一条CLIW指令并且将所述至少一条CLIW指令的至少一个相应部分送至所述至少一个核心外执行单元中的至少一个。2.权利要求1的数据处理器，其中所述核心处理器在操作上执行指令集的多条指令，及其中所述指令集包括一条基准指令，用于启动所述CLIW指令的检索和执行。3.权利要求1的数据处理器，还包括(d)一个数据存储器；及(e)一个数据地址逻辑系统，所述数据地址逻辑系统在操作上控制所述核心处理器对所述数据存储器的访问，所述数据地址逻辑系统还在操作上控制所述至少一个核心外执行单元对所述数据存储器的访问。4.权利要求3的数据处理器，其中所述核心处理器在操作上从所述CLIW存储器中检索所述CLIW指令，以及所述数据地址逻辑系统在操作上控制所述核心处理器对所述数据存储器的访问和所述至少一个核心外执行单元几乎同时对所述数据存储器的访问。5.权利要求3的数据处理器，还包括(f)一个CLIW指令解码器，其中所述CLIW指令解码器在操作上将所述CLIW指令解码，及所述数据地址逻辑系统在操作上控制所述核心处理器对所述数据存储器的访问及所述至少一个核心外执行单元几乎同时对所述数据存储器的访问。6.一种用于处理数据的方法包括以下步骤(a)提供一个核心外执行单元；(b)提供一个核心处理器，其具有至少一个用于存储至少一个可配置长指令字(CLIW)指令的CLIW存储器；及(c)由所述核心处理器和所述核心外执行单元两者执行一条CLIW指令以对数据进行处理。7.权利要求6的方法，其中所述核心外执行单元执行所述CLIW指令...

【专利技术属性】
技术研发人员：依耶尔瑞森，瑞吉斯赫瑞格，海姆格莱诺特，
申请(专利权)人：英芬能技术公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]