用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法、部件及处理器技术

本发明专利技术公开了一种用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法、部件及处理器，本发明专利技术包括采用依赖性矩阵记录微操作之间的依赖信息，根据即将写回结果的微操作信息更新依赖性矩阵，选择就绪的微操作发射到各条执行流水线；在各条执行流水线中，将微操作的源作数的寄存器号、执行流水线返回的目的操作数的寄存器号进行比较以选择从旁路或寄存器中获取源操作数，若某微操作被取消则一并取消依赖它的微操作。本发明专利技术仅需要较少的比较逻辑，能实现微操作的依赖性检测、快速唤醒、源操作数来源的确定以及具有依赖性的微操作快速取消，有效地解决了因发射队列项数和执行通路增加带来的依赖性检测、跟踪与处置复杂度大幅提升的难题。题。题。

Operation dependent scheduling method, component and processor for out of order superscalar processor

【技术实现步骤摘要】
用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法、部件及处理器


[0001]本专利技术属于微处理器设计技术，具体涉及一种用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法、部件及处理器。

技术介绍

[0002]随着芯片工艺的升级，芯片可容纳的晶体管数量迅速增长，高性能处理器的微体系结构优化技术也同时朝着并行性更高、执行效率更高的方向快速发展。对于具备乱序超标量技术的高性能处理器而言，使用工艺升级带来的更多逻辑来增加CPU前后端的端口宽度成为了必然的趋势，例如处理器的发射端口从四发射升级为八发射，发射队列的项数和结果总线数量也因此迅速增加。但是，随之而来的影响是：各结果总线向发射队列各发射项的旁路逻辑开销激增，微操作之间依赖性的解决和依赖性跟踪用于源操作数的匹配等与旁路密切相关的发射队列设计模块也逐渐面临复杂度提升、时序紧张的难题。总而言之，发射队列的相关设计已经成为限制高性能通用处理器性能的关键因素。
[0003]在微处理器前后端逐渐变宽的趋势下，发射队列深度增加和数据执行通路增加，进而导致发射队列各发射项中待发射微操作的依赖性检测以及检测后跟踪与处置的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法，其特征在于，包括：1)对译码后的新微操作进行重命名，获取微操作之间的依赖信息，派遣到发射队列；2)采用依赖性矩阵记录微操作之间的依赖信息，并根据执行流水线返回的即将写回结果的微操作信息更新依赖性矩阵，并选择就绪的微操作分别发射到各条执行流水线；3)在各条执行流水线中，将被发射的微操作的源作数的寄存器号、执行流水线返回即将写回结果的目的操作数的寄存器号进行比较，若匹配则直接从执行流水线返回的目的操作数寄存器对应的旁路中获取源操作数，且若从执行流水线返回的目的操作数寄存器对应的微操作被取消则将所发射的微操作也取消；否则，从寄存器堆中获取源操作数；4)若被发射的微操作未被取消，则在执行流水线中执行被发射的微操作，且当被发射的微操作在执行流水线中执行到其执行周期对应的流水站返回该微操作的微操作信息以及目的操作数的寄存器号。2.根据权利要求1所述的用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法，其特征在于，步骤1)中获取微操作之间的依赖信息是通过用于记录未写回结果的微操作的目的存储器号的生产者表来实现的，所述获取微操作之间的依赖信息包括：将译码后的新微操作的源操作数的寄存器号、生产者表中记录各条未写回结果的微操作的目的存储器号进行映射匹配，则两者相匹配判定译码后的新微操作对于所匹配的未写回结果的微操作具有依赖关系。3.根据权利要求2所述的用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法，其特征在于，所述生产者表中的每一行表示一条微操作，且每一行包括两列，第一列为微操作序号，第二列为微操作的目的存储器号的标签值。4.根据权利要求1所述的用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法，其特征在于，步骤2)中采用依赖性矩阵记录微操作之间的依赖信息包括：在依赖性矩阵中为译码后的新微操作生成一项记录，该项记录对应所有未写回结果的微操作均包含一个对应的标志位，该标志位取值为1，表示译码后的新微操作依赖于该标志位对应的未写回结果的微操作，该标志位取值为0，表示译码后的新微操作不依赖于该标志位对应的未写回结果的微操作。5.根据权利要求4所述的用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法，其特征在于，步骤2)中根据执行流水线返回的写回结果的微操作信息更新依赖性矩阵包括：在每一个时钟周期接收各条执行流水线返回写回结果的微操作对应的入口编号entry_num，将各条执行流水线返回写回结果的所有微操作对应的入口编号entry_num译码形成清除向量，并将该清除向量对应的依赖性矩阵中每一个入口编号entry_num对应的微操作释放，并将所有依赖于被释放微操作的其他微操作的对应标志位置为0；步骤4)中返回即将写回结果的微操作信息是指将同一条执行流水线中所有流水站返回的即将写回结果的微操作信息生成一个选择向量Px_Entry_num，所述选择向量Px_Entry_num与执行流水线、依赖性矩阵三者均一一对应，所述选择向量Px_Entry_num中某一位的值为1表示依赖性矩阵中对应的微操作即将写回结果。6.根据权利要求4所述的用于乱序超标量处理器的操作依赖性调度方法，其特征在于，步骤2)中选择满足发射条件的微操作进行发射包括：在每一个时钟周期将依赖性矩阵中每一项记录的所有标志位进行或非操作，若或非操作的结果为1，则判定该项记录对应的微操作的源操作数全部就绪、满足发射条件，否则判定该项记录对应的微操作的源操作数尚未
全部就绪、不满足发射条件；将同一个依赖性矩阵的所有或非操作的结果拼接形成就绪向量，以用于根据就绪向量在各个依赖性矩阵记载的所有源操作数全部就绪、满足发射条件的微操作中，选择其中n条最老的微操作进行发射使得每一条流水线被发射一条微操作，其中n为执行流水线的条数。7.根据权利要求1所述的用于乱序超...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘广发，王永文，雷国庆，邓全，王俊辉，郭维，隋兵才，倪晓强，孙彩霞，黄立波，郑重，郭辉，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：