一种零开销硬件循环处理器、方法及存储介质技术

本发明专利技术提出了一种零开销硬件循环处理器、方法及存储介质，其中，处理器的结构包括：取指模块，配置用于响应于取指请求而获取指令并转发；零开销循环模块，配置用于判断获得的指令是否为循环指令，提取获得的循环指令中的循环次数，并加载缓存以将所述循环指令保存为循环体，依次转发循环体中的循环指令，且每转发循环体一次则对循环次数减1；译码模块，配置用于对接收到的指令进行译码；以及执行模块，配置用于根据译码后的指令执行相应操作。本发明专利技术的零开销硬件循环处理器具有修改小，结构简单的特点，且可以将循环体一次性的提取以实现在后续的循环取指过程中不必再通过取指模块获取指令，能够有效提升零开销硬件循环的效率。能够有效提升零开销硬件循环的效率。能够有效提升零开销硬件循环的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种零开销硬件循环处理器、方法及存储介质


[0001]本专利技术涉及计处理器设计领域，尤其涉及一种零开销硬件循环处理器、方法及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，大多数RISC(Reduced Instruction Set Computer精简指令集)支持零开销硬件循环(Zero Overhead Hardware Loop)指令，其中，零开销硬件循环的思想是通过硬件的直接参与，通过设置某些循环次数寄存器(Loop Count)，然后可以让程序自动地进行循环，且每循环一次则控制循环次数寄存器自动减1，这样持续循环直到循环次数寄存器的值变成0，则退出循环。
[0003]然而，基于现有的精简指令集实现的零开销硬件循环的处理器硬件设计较为复杂度。因此，现亟需一种更简单的能够基于精简指令集来实现零开销硬件循环的处理器、方法和/或精简指令集。

技术实现思路

[0004]为了实现一种更简单的能够基于精简指令集来实现零开销硬件循环的处理器、方法和/或精简指令集。在本专利技术的一个方面，提出了一种零开销硬件循环处理器，包括：取指模块，配置用于响应于取指请求而获取指令并转发；零开销循环模块，配置用于判断获得的指令是否为循环指令，并提取获得的循环指令中的循环次数，并加载缓存以将所述循环指令保存为循环体，并依次转发所述循环体中的循环指令，且每转发所述循环体一次则对所述循环次数减1；译码模块，配置用于对接收到的指令进行译码；以及执行模块，配置用于根据译码后的指令执行相应操作。
[0005]在一个或多个实施例中，所述零开销循环模块包括：循环译码模块，配置用于判断接收到的指令是否为循环指令，对循环指令进行译码并提取其中的循环次数，并转发所述循环指令及所述循环次数；循环存储模块，配置用于加载缓存模块并生成循环体以存储所述循环指令；循环控制模块，配置用于管理所述循环次数并对所述循环指令进行转发，且每转发所述循环体一次则对所述循环次数减1；以及缓存模块，配置用于临时保存所述循环体。
[0006]在一个或多个实施例中，所述循环译码模块还配置用于，响应于接收到的指令为非循环指令，不对所述非循环指令进行处理而直接将所述非循环指令转发至循环控制模块。
[0007]在一个或多个实施例中，所述循环控制模块还配置用于在所述循环次数为零时控制所述循环存储模块清除所述循环体以释放缓存。
[0008]在一个或多个实施例中，本专利技术的零开销硬件循环处理器还包括：访存模块，配置用于访问相应的数据存储模块；以及写回模块，配置用于获取执行相应操作的结果并写回到相应的寄存器。
[0009]在本专利技术的第二方面，提出了一种零开销硬件循环方法，所述方法包括：在精简指令集中配置循环体，所述循环体包含取指地址连续的第一精简指令、循环指令以及第二精简指令；响应于处理器接收到取指请求而从所述精简指令集中获取指令；响应于获取到的指令为第一精简指令，进行连续取指并将获得的循环指令以及所述第一精简指令存储在加载的缓存中；响应于获取到的指令为到第二精简指令，停止连续取指操作并将所述第二精简指令存储在加载的缓存中以形成循环体；基于所述循环体中的循环指令控制执行零开销硬件循环。
[0010]在一个或多个实施例中，所述第一精简指令包含循环指令起始标志以及循环次数；相应的，所述方法还包括：提取所述第一精简指令中的循环次数，并响应于每基于所述循环体控制执行零开销硬件循环一次则对所述循环次数减一；响应于所述循环次数为零清除所述循环体以释放缓存。
[0011]在一个或多个实施例中，所述方法还包括：响应于所述循环次数不为零而需要再次取指时，从所述缓存中的所述循环体中取指。
[0012]在一个或多个实施例中，所述第二精简指令包含循环指令结束标志；相应的，所述响应于每基于所述循环体控制执行零开销硬件循环一次则对所述循环次数减一，包括：响应于每取指到包含所述指令结束标志的第二精简指令则对所述循环次数减一。
[0013]在本专利技术的第三方面，提出了一种存储介质，所述存储介质中存储有可运行的计算机程序，所述计算机程序被执行时用于实现上述任意一实施中的零开销硬件循环方法的步骤。
[0014]本专利技术的有益效果包括：本专利技术的零开销硬件循环处理器仅需在现有的处理器结构的基础上于取指模块与译码模块之间增加零开销循环模块200即可，因而具有修改小，结构简单的特点；并且本专利技术的零开销循环模块200还单独的配置有缓存模块204，并可以将循环体一次性的提取到缓存模块204中，以实现在后续的循环取指过程中即可以由该缓存模块中提取循环指令，而不必再通过取指模块获取指令，这种方式除第一次取指需要经由取指模块外，在后续的多次指令循环过程中省去了取指模块的取指操作，因而效率更高，且由于可以将循环体存储在处理器本地的指定缓存模块中，因而指令的提取速度也更快，有助于进一步提升零开销硬件循环的效率。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
[0016]图1为本专利技术的零开销硬件循环处理器的结构示意图；
[0017]图2为本专利技术的零开销硬件循环方法的工作流程图；
[0018]图3为本专利技术的循环体的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术的一种可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术实施例进一步详细说明。
[0021]需要说明的是，本专利技术实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本专利技术实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
[0022]图1为本专利技术的零开销硬件循环处理器的结构示意图。如图1所示，本专利技术的零开销硬件循环处理器的结构包括：依次连接的取指模块100、零开销循环模块200、译码模块300、执行模块400、访存模块500以及写回模块600；其中，取指模块100，配置用于响应于取指请求而获取指令并转发；零开销循环模块200，配置用于判断获得的指令是否为循环指令，并对获得的循环指令提取循环指令中的循环次数，并加载缓存以将循环指令保存为循环体，并依次转发循环体中的循环指令，且每转发循环体一次则对循环次数减1；译码模块300，配置用于对接收到的指令进行译码；执行模块400，配置用于根据译码后的指令执行相应操作。
[0023]在一个实施例中，本专利技术的零开销循环模块200包括：与取指模块100连接的循环译码模块201，与循环译码模块201连接的循环存储模块202，分别与循环译码模块201和循环存储模块202连接的循环控制模块203以及与循环存储模块202连接的缓存模块204；其中，循本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种零开销硬件循环处理器，其特征在于，包括：取指模块，配置用于响应于取指请求而获取指令并转发；零开销循环模块，配置用于判断获得的指令是否为循环指令，提取获得的循环指令中的循环次数，并加载缓存以将所述循环指令保存为循环体，依次转发所述循环体中的循环指令，且每转发所述循环体一次则对所述循环次数减1；译码模块，配置用于对接收到的指令进行译码；以及执行模块，配置用于根据译码后的指令执行相应操作。2.如权利要求1所述的零开销硬件循环处理器，其特征在于，所述零开销循环模块包括：循环译码模块，配置用于判断接收到的指令是否为循环指令，对循环指令进行译码并提取其中的循环次数，并转发所述循环指令及所述循环次数；循环存储模块，配置用于加载缓存模块并生成循环体以存储所述循环指令；循环控制模块，配置用于管理所述循环次数并对所述循环指令进行转发，且每转发所述循环体一次则对所述循环次数减1；以及缓存模块，配置用于临时保存所述循环体。3.如权利要求2所述的零开销硬件循环处理器，其特征在于，所述循环译码模块还配置用于，响应于接收到的指令为非循环指令，不对所述非循环指令进行处理而直接将所述非循环指令转发至循环控制模块。4.如权利要求2所述的零开销硬件循环处理器，其特征在于，所述循环控制模块还配置用于在所述循环次数为零时控制所述循环存储模块清除所述循环体以释放缓存。5.如权利要求1所述的零开销硬件循环处理器，其特征在于，还包括：访存模块，配置用于访问相应的数据存储模块；以及写回模块，配置用于获取执行相应操作的结果并写回到相应的寄存器。6.一种零开销...

【专利技术属性】
技术研发人员：周玉龙，刘刚，刘同强，邹晓峰，张贞雷，王贤坤，
申请(专利权)人：山东云海国创云计算装备产业创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：