微處理器的制造方法
【專利摘要】一種微處理器，包括第一加法器、第二加法器以及比較電路。第一加法器加總多個(gè)第一位以及多個(gè)第二位，用以提供第一進(jìn)位輸出和第一傳遞輸出。第一位是第一二進(jìn)制碼的高位。第二位反相于第二二進(jìn)制碼的高位。第二加法器加總多個(gè)第三位以及多個(gè)第四位，用以提供第二進(jìn)制輸出。第三位為第一二進(jìn)制碼的低位。第四位反相于第二二進(jìn)制碼的低位。比較電路包括或門以及與門?；蜷T接收第一進(jìn)位輸出，并表示是否第一二進(jìn)制碼大于第二二進(jìn)制碼。與門接收第一傳遞輸出及第二進(jìn)制輸出，并耦接或門。
【專利說(shuō)明】微處理器
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2010年09月07日、申請(qǐng)?zhí)枮?01010277155.1、發(fā)明名稱為“判
斷系統(tǒng)及方法”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種微處理器指令，特別是涉及一種用于從一數(shù)字碼集合(set ofdigital values)中判斷出最小碼的系統(tǒng)及方法，其中最小的數(shù)字碼作為水平最小值(horizontal minimum)。
【背景技術(shù)】
[0003]目前的微處理器(microprocessor)經(jīng)常被用來(lái)執(zhí)行媒體指令(MediaInstruction),用以增加多媒體應(yīng)用的效率。舉例而言，微處理器架構(gòu)可能包含一個(gè)或多個(gè)媒體指令，用以從一數(shù)字碼集合中，辨識(shí)出水平最小值，以及該水平最小值在總線(bus)或緩存器(register)的相對(duì)應(yīng)位置(location)。一個(gè)具體的例子就是英特爾(intel)的 SSE4 編程參考手冊(cè)(SSE4programming reference manual)里的 PHMINP0SUW 指令。PHMINP0SUW指令由8個(gè)無(wú)正負(fù)號(hào)字(unsigned words, 128bits)中找出最小字及最小字的相對(duì)應(yīng)位置，其中最小字具有16個(gè)位(bit)。某些傳統(tǒng)的微處理器在執(zhí)行PHMINP0SUW指令時(shí)，需要較多的處理程序或是較多頻率周期。舉例而言，為了辨識(shí)出多個(gè)字對(duì)里的最小字對(duì)，貝1J需要使用4個(gè)16位的大小比較器(magnitude comparators),才能在第一周期內(nèi)，將搜尋范圍由8個(gè)字降低至4個(gè)字，再將所找到的4個(gè)字反饋(feed back)至2個(gè)比較器，用以在第二周期內(nèi)，搜尋范圍由4個(gè)字降低至2個(gè)字，最后再將尋找結(jié)果反饋給I個(gè)比較器，用以在第三(即最后)周期內(nèi)，找出2個(gè)字里的最小字。在一傳統(tǒng)的做法中，藉由增加16位比較器的數(shù)量，達(dá)到在單一周期內(nèi)執(zhí)行指令的功能。以7個(gè)16位比較器為例，在單一周期內(nèi)，先利用4個(gè)比較器進(jìn)行第一次的比較，用以將搜尋的范圍由8字降低至4字，然后再利用2個(gè)比較器，將搜尋的范圍由4字降低至2字，最后再利用I比較器，從2字中找出最小者。然而，每一 16位比較器會(huì)占用微處理器較大的空間，因而增加成本并降低處理效能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，不增加電路的情況下，又可在單一周期從數(shù)字碼集合中找出最小數(shù)字碼及其相對(duì)應(yīng)位置。
[0005]本發(fā)明提供一種判斷系統(tǒng)，用以從至少兩個(gè)二進(jìn)制碼中找出最小二進(jìn)制碼。在一實(shí)施例中，判斷系統(tǒng)包括:第一加法器、第二加法器以及比較電路。第一加法器加總多個(gè)第一位以及多個(gè)第二位，用以提供第一進(jìn)位輸出及第一傳遞輸出。所述多個(gè)第一位是第一二進(jìn)制碼的高位。所述多個(gè)第二位反相于第二二進(jìn)制碼的高位。第二加法器加總多個(gè)第三位以及多個(gè)第四位，用以提供第二進(jìn)制輸出。所述多個(gè)第三位是第一二進(jìn)制碼的低位。所述多個(gè)第四位反相于第二二進(jìn)制碼的低位。比較電路根據(jù)第一及第二進(jìn)制輸出及第一傳遞輸出，判斷是否第一二進(jìn)制碼大于第二二進(jìn)制碼。第一及第二二進(jìn)制碼均無(wú)正負(fù)號(hào)(unsigned)。第一及第二加法器執(zhí)行無(wú)正負(fù)號(hào)二進(jìn)制加法。該第一傳遞輸出代表該第一加法器是否接收到進(jìn)位輸入(carry input)。
[0006]本發(fā)明另提供一種判斷系統(tǒng)，用以快速地由多個(gè)數(shù)字碼中找出水平最小值。本發(fā)明的判斷系統(tǒng)包括:多個(gè)差電路、一路徑選擇電路以及一比較電路。每一差電路比較兩個(gè)數(shù)字碼。路徑選擇電路將所述多個(gè)數(shù)字碼中的每一個(gè)指定給至少一個(gè)差電路，用以將每一數(shù)字碼與其它數(shù)字碼作比較。每一差電路可能包括一高加法器以及一低加法器。高加法器比較第一數(shù)字碼的高部分及第二數(shù)字碼的高部分，用以提供第一進(jìn)位輸出以及傳遞輸出。低加法器比較該第一數(shù)字碼的低部分及該第二數(shù)字碼的低部分，用以提供第二進(jìn)制輸出。比較電路比較該第一及第二進(jìn)制輸出以及比較所述多個(gè)傳遞輸出，用以得知所述多個(gè)數(shù)字碼中的最小數(shù)字碼。
[0007]每一傳遞輸出表示所述多個(gè)差電路之一的高加法器是否接收進(jìn)位輸入。該比較電路包括譯碼電路。譯碼電路譯碼比較位，用以提供多個(gè)最小位。每一最小位表示相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼是否為最小數(shù)字碼。位置電路告知該最小數(shù)字碼的存儲(chǔ)器位置。判斷系統(tǒng)可能被集成在微處理器芯片中，用以執(zhí)行快速的水平最小指令。
[0008]本發(fā)明提供一種判斷方法，用以找出多個(gè)數(shù)字碼中的最小數(shù)字碼。在一可能實(shí)施例中，判斷方法包括下列步驟，比較第一數(shù)字碼的高位以及第二數(shù)字碼的高位，用以提供第一進(jìn)位輸出以及傳遞輸出；比較該第一數(shù)字碼的低位以及該第二數(shù)字碼的低位，用以提供第二進(jìn)制輸出；以及根據(jù)第一及第二進(jìn)制輸出以及該傳遞輸出，判斷出該第一或第二數(shù)字碼是較小碼。本發(fā)明的判斷方法可能包括，將所述多個(gè)數(shù)字碼的每一個(gè)傳送至多個(gè)加法器對(duì)的至少一個(gè)加法器對(duì)中，用以將每一數(shù)字碼與其它數(shù)字碼相比較，以得知最小數(shù)字碼。本發(fā)明的判斷方法更包括:譯碼比較位。本發(fā)明的判斷方法更包括，得知最小數(shù)字碼在存儲(chǔ)器中的位置。
[0009]本發(fā)明提供一種系統(tǒng)，利用共享加法器電路，執(zhí)行水平最小指令及差絕對(duì)值總和指令之一。在一實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括，多個(gè)加法器、一加總電路、一比較電路以及一路徑選擇電路。輸入操作數(shù)包括多個(gè)數(shù)字碼。對(duì)差絕對(duì)值總和指令而言，所述多個(gè)數(shù)字碼包括第一數(shù)字碼集和以及第二數(shù)字碼集合。對(duì)水平最小指令而言，所述多個(gè)數(shù)字碼包括多個(gè)數(shù)字碼對(duì)。每一數(shù)字碼對(duì)具有高數(shù)字碼以及低數(shù)字碼。每一加法器將第一數(shù)字碼與第二數(shù)字碼作比較，用以提供差絕對(duì)值以及進(jìn)位輸出。加總電路加總所述多個(gè)差絕對(duì)值，用以提供多個(gè)差絕對(duì)值加總值。所述多個(gè)加法器構(gòu)成多個(gè)加法器對(duì)，并提供傳遞輸出。比較電路結(jié)合所述多個(gè)進(jìn)位輸出及所述多個(gè)傳遞輸出，用以找出所述多個(gè)數(shù)字碼對(duì)的最小數(shù)字碼對(duì)。在執(zhí)行該水平最小指令時(shí)，路徑選擇電路將所述多個(gè)數(shù)字碼對(duì)的每一數(shù)字碼對(duì)傳送至所述多個(gè)加法器對(duì)的至少一個(gè)加法器對(duì)，用以將每一數(shù)字碼對(duì)與其它數(shù)字碼對(duì)相比較。在執(zhí)行該差絕對(duì)值總和指令時(shí)，路徑選擇電路將所述第一及第二數(shù)字碼集合傳送至所述多個(gè)加法器對(duì)，用以得知該第一數(shù)字碼集合的每一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼集合的每一數(shù)字碼之間的差絕對(duì)值，該第二數(shù)字碼集合具有連續(xù)的數(shù)字碼。
[0010]本發(fā)明另提供一種方法，利用共享加法器電路，執(zhí)行水平最小指令以及差絕對(duì)值總和指令之一。在一實(shí)施例中，本發(fā)明所提供的方法包括:接收多個(gè)數(shù)位碼。在執(zhí)行差絕對(duì)值總和指令時(shí)，所述多個(gè)數(shù)字碼包括第一數(shù)字碼集合以及第二數(shù)字碼集合。在執(zhí)行水平最小指令時(shí)，所述多個(gè)數(shù)字碼包括高數(shù)字碼以及低數(shù)字碼。本發(fā)明所提供的方法更包括，提供多個(gè)加法器。每一加法器將第一數(shù)字碼與第二數(shù)字碼相比較，用以提供差絕對(duì)值以及進(jìn)位輸出。本發(fā)明所提供的方法更包括，加總所述多個(gè)差絕對(duì)值，用以提供多個(gè)差絕對(duì)值總和值；將所述多個(gè)加法器分類成多個(gè)加法器對(duì)，并提供傳遞輸出；結(jié)合所述多個(gè)進(jìn)位輸出及所述多個(gè)傳遞輸出，用以得知所述多個(gè)數(shù)字碼對(duì)的最小數(shù)字碼對(duì)；以及在執(zhí)行該水平最小指令時(shí)，將所述多個(gè)數(shù)字碼對(duì)的每一數(shù)字碼對(duì)傳送至所述多個(gè)加法器對(duì)的至少一個(gè)加法器對(duì)，用以將每一數(shù)字碼對(duì)與其它數(shù)字碼對(duì)相比較，在執(zhí)行該差絕對(duì)值總和指令時(shí)，將該第一及第二數(shù)字碼集合傳送至所述多個(gè)加法器對(duì)，用以得知第一數(shù)字碼集合的每一數(shù)字碼與該第二數(shù)字碼集合的每一連續(xù)數(shù)字碼之間的差絕對(duì)值。
[0011]為讓本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1不出微處理器100的一實(shí)施例。
[0013]圖2是比較電路的一實(shí)施例。
[0014]圖3是本發(fā)明的路徑選擇電路的一實(shí)施例。
[0015]圖4是本發(fā)明的第一加法器電路的一實(shí)施例。
[0016]圖5是本發(fā)明的差單元DIFFl的一實(shí)施例。
[0017]圖6示出本發(fā) [0018]圖7是本發(fā)明的PMIN電路206的一實(shí)施例。
[0019]圖8是本發(fā)明的高階/低階比較電路212的一實(shí)施例。
[0020]【符號(hào)說(shuō)明】
[0021]100:微處理器；
[0022]102:排程器；
[0023]104:復(fù)雜整數(shù)執(zhí)行單元；
[0024]106:簡(jiǎn)單整數(shù)執(zhí)行單元；
[0025]108:浮點(diǎn)執(zhí)行單元；
[0026]110:媒體單元；114、
[0027]802:比較電路；
[0028]112:其它單元；
[0029]202:路徑選擇電路；
[0030]203:低階加法器路；
[0031]204:第一加法器電路；
[0032]206:第一 PMIN 電路；
[0033]207:高階加法器電路；
[0034]208:第二加法器電路；
[0035]210:第二 PMIN 電路；
[0036]212:高階/低階比較器電路；
[0037]302:緩沖器電路；
[0038]304、306、308、506、510、804、806、808:多工器；[0039]402:差異電路；
[0040]404:總和電路；
[0041]410、412:選擇邏輯電路；
[0042]502、504、602、604、606:加法器；
[0043]514、708、716、722、726:AND 閘；
[0044]516: OR 閘；
[0045]508、512、702、704、706、712、714、720、710、718、724:反相器；
[0046]728:選擇電路；
[0047]DIFFl ?DIFF8:
[0048]差異單元；
[0049]SI?S4:總和單元。
【具體實(shí)施方式】
[0050]以下的實(shí)施例說(shuō)明用于讓本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員得以制造和使用本發(fā)明公開的內(nèi)容。優(yōu)選實(shí)施例的修改對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的，且此處描述的普遍原理可應(yīng)用于其它實(shí)施例。因此，本發(fā)明并未局限于此處提出和說(shuō)明的特定實(shí)施例，其應(yīng)涵蓋所有符合公開于此的原理和新穎特征的最大范圍。
[0051]本發(fā)明注意到，傳統(tǒng)微處理器執(zhí)行水平最小值指令需使用許多周期。本發(fā)明在執(zhí)行相同的指令時(shí)，僅需單一周期，并且不會(huì)大量增加電路。本發(fā)明提供一種系統(tǒng)及方法，用以快速得知水平最小值，為使本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖(圖1?8)，作詳細(xì)說(shuō)明。
[0052]圖1為本發(fā)明的一實(shí)施例中的微處理器100的結(jié)構(gòu)圖。處理器100具有比較電路114，比較電路114可由數(shù)字碼集合中快速地找出水平最小值并得到第一數(shù)字碼集合及第二數(shù)字碼集合的差絕對(duì)值總和(sum of absolute differences)。在本實(shí)施例中，圖1并未示出其它傳統(tǒng)的系統(tǒng)及功能，如指令提取(instruction fetch)、指令隊(duì)列(instructionqueue)、指令i畢石馬(instruction decoding)以及指令重排(Instruction reordering)等。雖然圖1沒(méi)有示出部分傳統(tǒng)技術(shù)，但并不會(huì)影響對(duì)于本發(fā)明的理解。微處理器100具有調(diào)度器(scheduler) 102。調(diào)度器102安排(ixnite)指令或操作的程序，用以選擇算術(shù)邏輯單兀(Arithmetic Logic Unit, ALU)或是執(zhí)行單兀(Execution Unit, EU)。如圖1 所不，調(diào)度器102稱接復(fù)雜整數(shù)執(zhí)行單元(Complex Integer Execution Unit, IEU) 104、簡(jiǎn)單整數(shù)執(zhí)行單兀(simple IEU) 106、浮點(diǎn)執(zhí)行單兀(Floating Point Execution Unit, FPEU) 108、媒體單元(media unit) 110以及其它單元112，其中其它單元112是其它相似或不同的處理單元。媒體單元110 —般執(zhí)行以媒體為基礎(chǔ)的指令及運(yùn)作，如單指令多數(shù)據(jù)流式擴(kuò)展指令集(Streaming SIMD Extensions, SSE)或者多媒體延伸指令集(MultiMedia extension, MMX)及其它類似指令集。SSE是英特爾的x86架構(gòu)中的一種SIMD指令集，SIMD是指單指令多數(shù)據(jù)(single instruction multiple data)。媒體單元110具有比較電路114,用以執(zhí)行至少兩個(gè)獨(dú)立的媒體指令。在本實(shí)施例中，所述兩個(gè)媒體指令稱為水平最小指令(PMIN指令)及差絕對(duì)值總和指令(PSAD指令)。PSAD指令表示第一數(shù)字碼(或二進(jìn)制碼)集合及第二數(shù)字碼(或二進(jìn)制碼)集合的差絕對(duì)值總和，其中第二數(shù)字碼集合緊隨在第一數(shù)字碼集合之后。稍后將詳細(xì)說(shuō)明第一數(shù)字碼集合及第二數(shù)字碼集合。藉由執(zhí)行PMIN指令，可得知最小數(shù)字碼及其相對(duì)應(yīng)位置。在本實(shí)施例中，上述數(shù)字碼、二進(jìn)制碼以及相對(duì)應(yīng)格式是可相互替換的，并且這些碼代表多個(gè)比特(bit)或十六進(jìn)制的數(shù)字碼。調(diào)度器102具有存儲(chǔ)器116。存儲(chǔ)器116用以儲(chǔ)存PSAD指令及PMIN指令的操作數(shù)(operand)，并具有第一總線ABUS以及第二總線BBUS。在一實(shí)施例中，第一總線ABUS以及第二總線BBUS可傳送128位，但并非用以限制本發(fā)明。在其它實(shí)施例中，第一總線ABUS以及第二總線BBUS可傳送其它數(shù)量的位。雖然媒體單元110—般用以執(zhí)行其它多種本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的媒體指令，但比較電路114用以執(zhí)行PSAD及PMIN指令。
[0053]在一可能實(shí)施例中，針對(duì)PSAD指令而言，第一數(shù)字碼集合具有4個(gè)字節(jié)(每一字節(jié)具有8個(gè)位)，其中這4個(gè)字節(jié)是無(wú)正負(fù)號(hào)字節(jié)。針對(duì)PSAD指令而言，第二數(shù)字碼集合具有一字節(jié)集合。該字節(jié)集合具有11個(gè)連續(xù)的字節(jié)。同一時(shí)間，每4個(gè)連續(xù)的字節(jié)會(huì)被分類成一個(gè)群組。針對(duì)第二數(shù)字碼集合而言，每一下一個(gè)4字節(jié)群組由下一較高字節(jié)開始，意思就是說(shuō)，每一下一個(gè)群組會(huì)位移I個(gè)字節(jié)，因此，會(huì)重疊上一個(gè)群組的最后3個(gè)字節(jié)。假設(shè)第二數(shù)字碼集合具有11個(gè)字節(jié)BO?B10。首先將BO?B3分類成第一群組，接著，由下一個(gè)較高字節(jié)(如BI)開始，再分類形成第二群組(BI?B4)。因此，第二群組(BI?B4)會(huì)重疊第一群組(B0?B3)的最后3個(gè)字節(jié)(BI?B3)。第一數(shù)字碼集合的每一字節(jié)與第二數(shù)字碼集合的每一字節(jié)之間的差稱為差絕對(duì)值。上述差絕對(duì)值會(huì)被加總在一起。一具體的例子就是英特爾的SSE4編程參考手冊(cè)里的MPSADBW指令。針對(duì)PSAD指令而言，第一總線ABUS傳送第一操作數(shù)。第一操作數(shù)包括4個(gè)無(wú)正負(fù)號(hào)的字節(jié)。第二總線BBUS傳送第二操作數(shù)。第二操作數(shù)具有11個(gè)無(wú)正負(fù)號(hào)的字節(jié)。差絕對(duì)值總和是8個(gè)無(wú)正負(fù)號(hào)的10位二進(jìn)制碼。PSAD指令可能包括一個(gè)或多個(gè)偏移量(offset)，用以找到上述操作數(shù)。本發(fā)明并不限定偏移量的大小，任何偏移量均可通過(guò)第一總線ABUS及第二總線BBUS而配置，因此，相對(duì)應(yīng)的操作數(shù)會(huì)被配置在第一總線ABUS及第二總線BBUS的最右高位位置(right-mostbit position)。在本實(shí)施例中，省略上述偏移量。在一實(shí)施例中，PMIN指令提供第一總線ABUS中的8個(gè)無(wú)正負(fù)號(hào)數(shù)字字的最小值及該最小值的相對(duì)應(yīng)位置，其中這8個(gè)無(wú)正負(fù)號(hào)數(shù)字字的每一字具有16位。一具體的例子就是英特爾的SSE4編程參考手冊(cè)里的PHMINP0SUW指令。針對(duì)PMIN指令而言，第一總線ABUS傳送8個(gè)字，每一字具有16位。第二總線BBUS所傳送的位可不被定義或是忽略，也或是令第二總線BBUS所傳送的字與第一總線ABUS相同。在本實(shí)施例中，比較電路114在單一周期內(nèi)，利用相同的加法器電路執(zhí)行雙指令(PMIN指令及PSAD指令)。
[0054]圖2是本發(fā)明的比較電路114的一實(shí)施例。如圖所示，比較電路114包括，路徑選擇電路(routing circuit) 202、低階(low-order, L0)加法器電路 203、高階(high-order ；HI)加法器電路207、高階/低階比較器電路212。路徑選擇電路202具有二個(gè)輸入端，分別耦接第一總線ABUS及第二總線BBUS。路徑選擇電路202具有另一輸入端，用以接收控制碼INSTR0路徑選擇電路202根據(jù)輸入端所接收到的控制碼INSTR，對(duì)來(lái)自第一總線ABUS及第二總線BBUS的字節(jié)，進(jìn)行重新排列或重新進(jìn)行路徑選擇，用以切分第一總線ABUS及第二總線BBUS的字節(jié)?？刂拼aINSTR具有至少I位。在本實(shí)施例中，當(dāng)控制碼INSTR等于I時(shí)，表示執(zhí)行PMIN指令；當(dāng)控制碼INSTR等于O時(shí)，表示執(zhí)行PSAD指令。第一總線ABUS被切分成高位部分AH〈31: 0>以及低位部分AL〈31: 0>，其中高位部分AH〈31: 0>及低位部分AL〈31: 0>均具有32位。第二總線BBUS被切分成高位部分BH〈55: O〉以及低位部分BL〈55: 0>，其中高位部分BH〈55:0>及低位部分BL〈55:0>均具有56位。稍后將詳細(xì)說(shuō)明如何根據(jù)一開始所執(zhí)行的指令，對(duì)第一總線ABUS及第二總線BBUS的字節(jié)進(jìn)行重新排列或重新進(jìn)行路徑選擇。低階加法器電路203具有第一加法器電路204。第一加法器電路204耦接第一 PMIN電路206。高階加法器電路207具有第二加法器電路208。第二加法器電路208耦接第二 PMIN電路210。
[0055]第一加法器電路204接收控制碼INSTR、低位部分AL〈31:0>及BL〈55:0>，并輸出差絕對(duì)值總和PSAD〈39:0>以及比較位C〈5:0>。差絕對(duì)值總和PSAD〈39:0>具有40位。比較位C〈5:0>具有6位。比較位C〈5:0>、AL<15:0>及BL〈47:0>被傳送至第一 PMIN電路206。針對(duì)低位部分，第一 PMIN電路206輸出最小值PMINVAL〈15:0>以及相對(duì)應(yīng)位置PMINL0CX1: 0>?？刂拼aINSTR、高位部分AH〈31: 0>及BH〈55: 0>被傳送至第二加法器電路208。第二加法器電路208輸出差絕對(duì)值總和PSAD〈79:40>以及比較位C〈ll:6>。差絕對(duì)值總和PSAD<79:40>具有40位。比較位C<11:6>具有6位。比較位C〈ll:6>、AH<15:0>及BH〈47:0>被傳送至第二 PMIN電路210。針對(duì)高位部分，第二 PMIN電路210輸出最小值PMINVAL〈31:16>以及相對(duì)應(yīng)位置PMINL0C〈3: 2>。將第一 PMIN電路206所輸出的最小值PMINVAL〈15:0>以及相對(duì)應(yīng)位置PMINL0CX1:0>以及第二 PMIN電路210所輸出的最小值PMINVAL〈31:16>以及相對(duì)應(yīng)位置PMINL0C〈3: 2>相結(jié)合，便可產(chǎn)生PMINVAL〈31: 0>以及PMINL0C〈3: 0>。高階/低階比較器電路212接收PMINVAL〈31: 0>以及PMINL0C〈3: 0>，并產(chǎn)生最終的最小數(shù)字碼MINVAL〈15:0>及其相對(duì)位置MINL0C〈2:0>。
[0056]第一加法器電路204及第二加法器電路208根據(jù)指令(即控制碼INSTR)，對(duì)輸入的字節(jié)進(jìn)行排列，并進(jìn)行字節(jié)間的比較。針對(duì)PSAD指令而言，組合后的PSAD〈79:0>具有8個(gè)10位的數(shù)字碼，其中這些數(shù)字碼沒(méi)有正負(fù)號(hào)。這8個(gè)10位的數(shù)字碼是執(zhí)行差絕對(duì)值總和操作后的結(jié)果。針對(duì)PSAD指令，第一 PMIN電路206、第二 PMIN電路210及高階/低階比較器電路212可被省略。針對(duì)PMIN指令，當(dāng)每一高位部分及低位部分輸入時(shí)，可省略PSAD〈79: 0>，藉由第一 PMIN電路206及第二 PMIN電路210所接收到的比較位C〈11: 0>，便可得知最小的數(shù)字碼及相對(duì)位置。當(dāng)?shù)谝豢偩€ABUS提供128位的輸入數(shù)據(jù)時(shí)，高階/低階比較器電路212接收并比較高位部分及低位部分的最小數(shù)字碼，并輸出最小值MINVAL〈15:0>以及相對(duì)位置MINL0C〈2: 0>。
[0057]圖3是本發(fā)明的路徑選擇電路202的一實(shí)施例。路徑選擇電路202根據(jù)特定的指令，用以對(duì)第一總線ABUS及第二總線BBUS所提供的數(shù)字碼進(jìn)行排列或是重新進(jìn)行路徑選擇。緩沖器電路302接收ABUS〈31:0>，并針對(duì)PSAD指令及PMIN指令，輸出相對(duì)應(yīng)的AL〈31:0>。在一實(shí)施例中，針對(duì)每一位，緩沖器電路302可包含一獨(dú)立的緩沖器，使得ABUS〈31:0>可有效地被復(fù)制成AL〈31:0>。換句話說(shuō)，AL〈31>=ABUS〈31>、AL〈30>=ABUS〈30>、…、AL〈0>=ABUS〈0>。對(duì)于 PSAD 指令及 PMIN 指令而言，AL〈31:0> 具有4個(gè)字節(jié)A3~A0。 對(duì)PMIN指令而言，字節(jié)A3~AO可分成兩對(duì)，其中A3及A2可構(gòu)成字W1，Al及AO可構(gòu)成字W0。字Wl及WO均具有16位。多工器304接收ABUS〈95:64>及ABUS〈31:0>。當(dāng)多工器304的控制信號(hào)等于邏輯I (或高電平)時(shí)，多工器304的輸出八!1〈31:0>等于48^〈95:64>。當(dāng)多工器304的控制信號(hào)等于邏輯O (或低電平)時(shí)，多工器304的輸出么!1〈31:0>等于48^〈31:0>。在一實(shí)施例中，對(duì)于32位的AH〈31: 0>中的每一位，均提供單獨(dú)的具有I位寬度的多工器，因此對(duì)于每一輸入端及輸出端均具有單獨(dú)的多工器路徑(MUX path)。若控制碼INSTR代表PMIN指令時(shí)，則多工器304將ABUS〈95:64>作為AH〈31:0>。這32位形成4個(gè)字節(jié)All~A8。針對(duì)PMIN而言，字節(jié)All~A8可分成兩字，其中字節(jié)All及AlO可構(gòu)成字W5，而字節(jié)A9及A8可構(gòu)成字W4。若控制碼INSTR代表PSAD時(shí)，則多工器304將ABUS〈31:0MtSAH〈31:0>。這32位形成4個(gè)字節(jié)A3~A0。字節(jié)的復(fù)制就是因?yàn)镻SAD指令的第一操作數(shù)對(duì)于高階及低階部分來(lái)說(shuō)是相同的，稍后將詳細(xì)說(shuō)明。
[0058]當(dāng)多工器306的控制信號(hào)為邏輯I時(shí)(即控制碼INSTR=I)，多工器306接收并輸出8個(gè)高位0x8以及ABUS〈63:16>，其中這8個(gè)高位0x8的邏輯值均為O。此時(shí)，多工器306的輸出BL〈55:0>為8個(gè)高位0x8以及ABUS〈63:16>。當(dāng)多工器306的控制信號(hào)為邏輯O時(shí)，多工器306接收并輸出BBUS〈55:0>，此時(shí)，多工器306的輸出BL〈55: 0>為BBUS〈55: 0>。在一實(shí)施例中，針對(duì)每一總線的每一字節(jié)而言，可使用具有I位寬度的多工器。若控制碼INSTR代表PMIN指令時(shí)，則ABUS〈63:16>會(huì)被選擇到。ABUS〈63:16>具有6個(gè)字節(jié)A7~A2。字節(jié)A7~A2可被分別3對(duì)。字節(jié)A7及A6可構(gòu)成字W3。字節(jié)A5及A4可構(gòu)成字W2。字節(jié)A3及A2可構(gòu)成字Wl。若控制碼INSTR代表PSAD指令時(shí)，BBUS〈55:0>會(huì)被選擇到。BBUS〈55:0>具7個(gè)低字節(jié)B6~BO的第二操作數(shù)。當(dāng)多工器308的控制端為邏輯I時(shí)，多工器308接收并輸出8個(gè)高位0x8以及ABUS〈127:79>，其中這8個(gè)高位0x8的邏輯值均為
O。此時(shí)，多工器308的輸出冊(cè)〈55:0>為8個(gè)高位(^8以及48^〈127:79>的組合。當(dāng)多工器308的控制端為邏輯O時(shí)，多工器308接收并輸出BBUS〈87:32>。此時(shí)，多工器308的輸出 BH〈55:0> 為 BBUS〈87:32>。若控制碼 INSTR 為 PMIN 指令時(shí)，ABUS〈127:79> 會(huì)被選擇。八8舊〈127:79>具有6個(gè)字節(jié)六15~410。字節(jié)A15~AlO可分別3對(duì)。字節(jié)A15及A14可構(gòu)成字W7。字節(jié)A13及A12可構(gòu)成字W6。字節(jié)All及AlO可構(gòu)成字W5。若控制碼INSTR為PSAD指令時(shí)，BBUS<87:32>會(huì)被選擇。BBUS<87:32>具有7個(gè)高字節(jié)BlO~B4的，7個(gè)高字節(jié)BlO~B4構(gòu)成PSAD指令的第二操作數(shù)。 [0059]請(qǐng)參考圖2，針對(duì)PMIN指令而言，利用圖3所示出的路徑選擇電路202的指派，可將字Wl及WO提供給AL總線，將字W3~Wl提供給BL總線，以便傳送到第一加法器電路204。第一加法器電路204將字WO分別與字Wl~W3相比較，再將字Wl分別與字W2~W3相比較，然后再將字W2與字W3相比較，并根據(jù)比較結(jié)果，提供相對(duì)應(yīng)的比較位C〈5: 0>。第一 PMIN電路206接收字W3~W,并將最小字作為PMINVAL〈15: 0>。第一 PMIN電路206指出第一總線ABUS的低位部分的最小字及其相對(duì)應(yīng)位置PMINL0CX1: 0>。舉例而言，若最小字位于 ABUS〈15:0> 時(shí)，則 PMINL0C=00 ;若最小字位于 ABUS〈32:16> 時(shí)，則 PMINL0C=010 同樣道理，針對(duì)PMIN指令而言，可將字W5及W4提供給AH總線，將字W7~W5提供給BH總線，以便傳送到第二加法器電路208。第二加法器電路208將字W4與字W5~W7相比較，然后再將字W5分別與字W6~W7相比較，接著將字W6分別與字W7相比較，并根據(jù)比較結(jié)果，提供相對(duì)應(yīng)的比較位C〈ll:6>。第二 PMIN電路210接收字W7~W4，并將字W7~W4中的最小字的相對(duì)應(yīng)位作為PMINVAL〈31:16>。第二 PMIN電路210也指示位于第一總線ABUS的高位部分的最小字的相對(duì)應(yīng)位置PMINL0C〈3:2>。舉例而言，若最小字位于ABUS〈79:64>時(shí)，則PMINL0C=00 ;若最小字位于ABUS〈95:65>時(shí)，則PMINL0C=01。高階/低階比較器電路212將PMINVAL〈15:0>的字與PMINVAL〈31:16>的字相比較，用以辨識(shí)出何者才是ABUS〈127: 0>中的最小值。藉由高階/低階比較器電路212的比較結(jié)果，也可得知最小值的相對(duì)位置MINL0C〈2:0>。
[0060]請(qǐng)參考圖2，針對(duì)PSAD指令而言，路徑選擇電路202 (如圖3所示)藉由字節(jié)的指派，將來(lái)自第一總線ABUS的第一操作數(shù)的字節(jié)A3?AO提供給AL〈31: 0>及AH〈31: 0>，并分別將AL〈31:0>提供給第一加法器電路204以及將AH〈31:0>提供給第二加法器電路208。路徑選擇電路202將來(lái)自第二總線BBUS的第二操作數(shù)的字節(jié)B6?BO作為BL〈55:0>，并將BL〈55:0>傳送至第一加法器電路204。路徑選擇電路202將來(lái)自第二總線BBUS的第二操作數(shù)的字節(jié)BlO?B4作為BH〈55:0>，并將BH〈55:0>傳送至第二加法器電路208。針對(duì)PSAD指令而言，第一加法器電路204將字節(jié)AO與BO間的差、字節(jié)Al與BI間的差、字節(jié)A2與B2間的差與字節(jié)A3與B3間的差加總在一起，并提供第一 10位的結(jié)果PSAD〈9:0>。第一加法器電路204將字節(jié)AO與BI間的差、字節(jié)Al與B2間的差、字節(jié)A2與B3間的差與字節(jié)A3與B4間的差加總在一起，并提供第二 10位的結(jié)果PSAD〈19:10>。第一加法器電路204將字節(jié)AO與B2間的差、字節(jié)Al與B3間的差、字節(jié)A2與B4間的差與字節(jié)A3與B5間的差加總在一起，并提供第三10位的結(jié)果PSAD〈29:20>。第一加法器電路204將字節(jié)AO與B3間的差、字節(jié)Al與B4間的差、字節(jié)A2與B5間的差與字節(jié)A3與B6間的差加總在一起，并提供第三10位的結(jié)果PSAD〈39:30>。同樣道理，第二加法器電路208將字節(jié)AO與B4間的差、字節(jié)Al與B5間的差、字節(jié)A2與B6間的差與字節(jié)A3與B7間的差加總在一起，并提供第一 10位的結(jié)果PSAD〈49:40>。第二加法器電路208將字節(jié)AO與B5間的差、字節(jié)Al與B6間的差、字節(jié)A2與B7間的差與字節(jié)A3與B8間的差加總在一起，并提供第二 10位的結(jié)果PSAD〈59:50>。第二加法器電路208將字節(jié)AO與B6間的差、字節(jié)Al與B7間的差、字節(jié)A2與B8間的差與字節(jié)A3與B9間的差加總在一起，并提供第三10位的結(jié)果PSAD〈69:60>。第二加法器電路208將字節(jié)AO與B7間的差、字節(jié)Al與B8間的差、字節(jié)A2與B9間的差與字節(jié)A3與BlO間的差加總在一起，并提供第四10位的結(jié)果PSAD〈79:70>。
[0061]圖4是本發(fā)明的第一加法器電路204的一實(shí)施例。第一加法器電路204處理AL〈31: 0>與BL〈31: 0>中的字節(jié)，并提供PSAD<39: 0>或C〈5: 0>。第一加法器電路204包括差電路(difference circuit)402、總和電路(sum circuit)404、選擇邏輯電路(selectionlogic)410及選擇邏輯電路412。差電路402具有多個(gè)差單元DIFFl?DIFF8。差單元DIFFl?DIFF8各自獨(dú)立?？偤碗娐?04具有總和單元SI?S4?？偤蛦卧猄I?S4各自獨(dú)立。每一差單元判斷4個(gè)字節(jié)(即2對(duì)字節(jié))之間的差(無(wú)正負(fù)號(hào))。每一差單元將每一對(duì)字節(jié)的其中之一字節(jié)反相后，再與另一字節(jié)加總在一起。每一對(duì)字節(jié)所產(chǎn)生的差即為差絕對(duì)值。差單元所接收到的字節(jié)數(shù)據(jù)是由一開始所執(zhí)行的指令所決定的。選擇邏輯電路410具有多個(gè)多工電路。每一多工電路彼此獨(dú)立。所述多個(gè)多工電路根據(jù)一開始所執(zhí)行的指令，選擇特定字節(jié)給差單元DIFF3。如圖所示，針對(duì)PMIN指令而言，當(dāng)選擇邏輯電路410的控制端為邏輯I時(shí)(即控制碼INSTR=I)，選擇邏輯電路410選擇并輸出字節(jié) BL〈47:40>、BL〈31:24>、BL<39:32> 及 BL〈23:16> 給差單元 DIFF3。字節(jié) BL〈47:40>、BL〈31:24>、BL〈39:32>及BL〈23:16>分別對(duì)應(yīng)于字節(jié)A7?A4。針對(duì)PSAD指令而言，當(dāng)選擇邏輯電路410的控制端為邏輯O時(shí)(即控制碼INSTR=O)，選擇邏輯電路410選擇并輸出字節(jié)BL〈23:16>、AL〈15: 8>、BL〈15: 8> 及 AL<7: 0> 給差單元 DIFF3。字節(jié) BL〈23:16>、AL〈15: 8>、BL〈15:8>及AL〈7:0>分別對(duì)應(yīng)于字節(jié)B2、Al、BI及A0。同樣的道理，針對(duì)PMIN指令而言，當(dāng)選擇邏輯電路412的控制端為邏輯I時(shí)，選擇邏輯電路412選擇并輸出字節(jié)AL〈15: 8>及AL〈7:0>給差單元DIFF8。字節(jié)AL〈15: 8>及AL〈7: O〉分別對(duì)應(yīng)于字節(jié)Al及AO。針對(duì)PSAD指令而言，當(dāng)選擇邏輯電路412的控制端為邏輯O時(shí)，選擇邏輯電路412選擇并輸出字節(jié)AL<23:16>及AL<15:8>給差單元DIFF3。字節(jié)AL<23:16>及AL<15:8>分別對(duì)應(yīng)于字節(jié)A2及Al。
[0062]針對(duì)PSAD指令而言，差單元DIFFl的第一反相輸入端接收字節(jié)BL〈15:8>。字節(jié)BL〈15:8>對(duì)應(yīng)字節(jié)BI。差單元DIFFl的第二非反相輸入端接收字節(jié)AL〈15:8>。字節(jié)AL〈15:8>對(duì)應(yīng)字節(jié)Al。差單元DIFFl確定字節(jié)Al與BI之間的差絕對(duì)值(I Al-Bl I )。差單元DIFFl將字節(jié)Al與BI之間的差絕對(duì)值(I Al-Bl I )作為結(jié)果AD1，并由第一輸出端輸出。同樣地，差單元DIFFl的第三反相輸入端接收字節(jié)BL〈7:0>。字節(jié)BL〈7:0>對(duì)應(yīng)字節(jié)BO。差單元DIFFl的第四非反相輸入端接收字節(jié)AL〈7:0>。字節(jié)AL〈7: 0>對(duì)應(yīng)字節(jié)AO0差單元DIFFl確定字節(jié)AO與BO之間的差絕對(duì)值(I AO-BO I )。差單元DIFFl將字節(jié)AO與BO之間的差絕對(duì)值(I AO-BO I )作為結(jié)果AD2，并由第二輸出端輸出。同樣地，差單元DIFF2確定字節(jié)A3與B3之間的差絕對(duì)值(I A3-B3 I )，并字節(jié)A3與B3之間的差絕對(duì)值作為AD3，并由第一輸出端輸出。差單元DIFF2確定字節(jié)A2與B2之間的差絕對(duì)值(I A2-B2 I )，并將字節(jié)A2與B2之間的差絕對(duì)值作為AD4，并由第二輸出端輸出?？偠灾?，當(dāng)控制碼INSTR為PSAD指令時(shí)，差電路402確定字節(jié)AO分別與字節(jié)BO~B3之間的差絕對(duì) 值、字節(jié)Al分別與字節(jié)BI~B4之間的差絕對(duì)值、字節(jié)A2分別與字節(jié)B2~B5之間的差絕對(duì)值、及字節(jié)A3分別與字節(jié)B3~B6之間的差絕對(duì)值。
[0063]總和單元SI計(jì)算4個(gè)字節(jié)ADl~AD4的總合，并將計(jì)算后的結(jié)果作為10位的PSAD〈9:0>?？偤蛦卧猄I 的計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)于(I AO-BO I ) + ( I Al-Bl I ) + ( I A2-B2 I ) + ( IA3-B3 I )。針對(duì)PSAD指令而言，差單元DIFF3確定AO與BI之間的差絕對(duì)值，并將AO與BI之間的差絕對(duì)值作為AD6。差單元DIFF3確定Al與B2之間的差絕對(duì)值，并將Al與B2之間的差絕對(duì)值作為AD5。差單元DIFF4確定A2與B3之間的差絕對(duì)值，并將A2與B3之間的差絕對(duì)值作為AD8。差單元DIFF4確定A3與B4之間的差絕對(duì)值，并將A3與B4之間的差絕對(duì)值作為AD7。總和單元S2計(jì)算4個(gè)字節(jié)AD5~AD8的總合，并將計(jì)算后的結(jié)果作為10位的？3六0〈19:10>。總和單元52的計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)于(I AO-Bl I ) + ( I A1-B2 I ) + ( I A2-B3
I) + ( I A3-B4 I )。同樣地，針對(duì)PSAD指令而言，總和單元S3計(jì)算4個(gè)字節(jié)AD9~AD12的總合，并將計(jì)算后的結(jié)果作為10位的PSAD〈29:20>?？偤蛦卧猄3的計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)于(I A0-B2 I ) + ( I A1-B3 I ) + ( I A2-B4 I ) + ( I A3-B5 I )。最后，針對(duì)PSAD 指令而言，總和單元 S4計(jì)算4個(gè)字節(jié)AD13~AD16的總合，并將計(jì)算后的結(jié)果作為10位的PSAD〈39:30>?？偤蛦卧?S3 的計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)于(I A0-B3 |) + (| A1-B4 I ) + ( I A2-B5 I ) + ( I A3-B6 I )。雖然第4圖僅顯示第一加法器電路204的一實(shí)施例，但第二加法器電路208大致上與第一加法器電路204相似，用以確定字節(jié)AO分別與字節(jié)B4~B7之間的差絕對(duì)值、字節(jié)Al分別與字節(jié)B5~B8之間的差絕對(duì)值、字節(jié)A2分別與字節(jié)B6~B9之間的差絕對(duì)值、以及字節(jié)A3分別與字節(jié)B7~BlO之間的差絕對(duì)值。另外，第二加法器電路208加總4個(gè)差絕對(duì)值，并根據(jù)加總后的結(jié)果，提供4個(gè)加總值。PSAD〈79:40>包含這4個(gè)加總值。
[0064]總而言之，對(duì)于PSAD指令而言，差電路402用以確定第一數(shù)字碼集合中的每一字節(jié)(A3:A0)與第二數(shù)字碼集合中的每一字節(jié)(B10:B0)之間的差絕對(duì)值。當(dāng)處理完第一群組B3:B0后，再由下一個(gè)較高位開始比較，如B1:B4、B2:B5、B3:B6…等。因此，在8個(gè)群組中，將產(chǎn)生差絕對(duì)值A(chǔ)Dl~AD4、AD5~AD8、…、AD29~AD32。總和電路404加總每一群組的差絕對(duì)值，并提供相應(yīng)的差絕對(duì)值總和PSAD〈79:0>。
[0065]當(dāng)控制碼INSTR為PMIN指令時(shí)，除了所指派的字節(jié)不同外，差電路402的處理方式大致相同。ADl~AD16的總和以及PSAD〈39:0>可被省略，只需要比較位C〈5:0>。差單元DIFFl比較或用其它方法確定Al與A3之間的差絕對(duì)值以及AO與A2之間的差絕對(duì)值。第一字節(jié)A3是字Wl的高字節(jié)，而第二字節(jié)Al是字WO的高字節(jié)。第三字節(jié)A2是字Wl的低字節(jié)，而第四字節(jié)AO是字WO的低字節(jié)。在本實(shí)施例中，差單元DIFFl分別比較字Wl及WO的高字節(jié)及低字節(jié)。差單元DIFFl確定比較位C〈0>。位C〈0>表示哪一個(gè)字(Wl或W0)是較小的字。同樣地，差單元DIFF2比較字W2及Wl的高字節(jié)A5與A3，以及比較字W2及Wl的低字節(jié)A4與A2，用以確定哪一個(gè)字(W2或Wl)是較小的字，并提供比較位C〈3>。同樣地，差單元DIFF3比較字W3及W2的高字節(jié)A7與A5，以及比較字W3及W2的低字節(jié)A6與A4，用以確定哪一個(gè)字(W3或W2)是較小的字，并提供比較位C〈5>。針對(duì)PMIN指令而言，可省略差單元DIFF4。差單元DIFF5比較字W2及WO的高字節(jié)A5與Al，以及比較字W2及WO的低字節(jié)A4與A0，用以確定哪一個(gè)字(W2或W0)是較小的字，并提供比較位C〈l>。差單元DIFF6比較字W3及Wl的高字節(jié)A7與A3，以及比較字W3及Wl的低字節(jié)A6與A2，用以確定哪一個(gè)字(W3或Wl)是較小的字，并提供比較位C〈4>。針對(duì)PMIN而言，可省略差單元DIFF7。差單元DIFF8比較字W3及WO的高字節(jié)A7與Al，以及比較字W3及WO的低字節(jié)A6與A0，用以確定哪一個(gè)字(W3或W0)是較小的字，并提供比較位C〈2>。
[0066]總而言之，針對(duì)PMIN指令而言，第一加法器電路204的差電路402的比較位C〈0>表示字WO與Wl之間的較小者。比較位C〈l>表示字WO與W2之間的較小者。比較位C〈2>表示字WO與W3之間的較小者。比較位C〈3>表示字Wl與W2之間的較小者。比較位C〈4>表示字Wl與W3之間的較小者。比較位C〈5>表示字W2與W3之間的較小者。雖然圖4并未示出第二加法器電路208的詳細(xì)電路，但第二加法器電路208也具有與第一加法器電路204相同的差電路，用 以針對(duì)高階加法器電路207的字W4~W8進(jìn)行相同的比較，并提供相應(yīng)的比較位C〈ll:6>。因此，針對(duì)PMIN而言，比較位C〈6>表示字W4與W5之間的較小者。比較位C〈7>表示字W4與W6之間的較小者。比較位C〈8>表示字W4與W7之間的較小者。比較位C〈9>表示字W5與W6之間的較小者。比較位C〈10>表示字W5與W7之間的較小者。比較位C〈11>表示字W6與W7之間的較小者。第一 PMIN電路206利用比較位C〈5: 0>，辨識(shí)出字WO~W3的最小者。第二 PMIN電路210利用比較位C〈ll:6>，辨識(shí)出字W4~W7的最小者。
[0067]圖5是本發(fā)明的差單元DIFFl的一實(shí)施例。如圖所示，差單元DIFFl具有一加法器對(duì)。該加法器對(duì)具有高(或第一)加法器502以及低(或第二)加法器504。加法器502及504均具有反相輸入端B以及非反相輸入端A。因此，加法器502及加法器504均可執(zhí)行減法操作，用以確定反相輸入端B及非反相輸入端A之間的信號(hào)差。針對(duì)PSAD指令而言，加法器502的反相輸入端B接收字節(jié)BI。針對(duì)PMIN指令而言，加法器502的反相輸入端B接收字節(jié)A3。針對(duì)PSAD及PMIN指令而言，加法器502的非反相輸入端A接收字節(jié)Al。加法器502對(duì)反相輸入端B所接收到的字節(jié)的每一位進(jìn)行反相操作，用以得到反相值~B，其中~代表二進(jìn)制中的反相。加法器502將反相后的結(jié)果(~B)與輸入端A所接收到的字節(jié)進(jìn)行無(wú)正負(fù)號(hào)的加總(即A+~B=A-B),然后將加總后的結(jié)果由輸出端SUM輸出。加法器502具有進(jìn)位輸出(carry out ;C0)端CO，用以提供進(jìn)位輸出信號(hào)COl。當(dāng)加法器502所得到的加總結(jié)果發(fā)生溢位(overflow)時(shí)，進(jìn)位輸出信號(hào)COl為邏輯I。加法器502也會(huì)對(duì)加總結(jié)果進(jìn)行遞增，并將遞增后的結(jié)果由輸出端INCSUM輸出。加法器502具有傳遞(propagate)輸出端CP。若加法器將進(jìn)位輸入(carry input ;未提供)輸出時(shí)，傳遞輸出端CP的傳遞輸出信號(hào)CPl為邏輯I。在圖5中，雖然沒(méi)有進(jìn)位輸入，但若加法器502接收并傳遞進(jìn)位輸入時(shí)，則傳遞輸出信號(hào)CPl為邏輯I。在一實(shí)施例中，將輸入端A所接收到的字節(jié)的每一位與輸入端B所接收到的字節(jié)的每一位，一對(duì)一地作OR運(yùn)算。經(jīng)過(guò)OR運(yùn)算后，便可得到8個(gè)運(yùn)算結(jié)果。再經(jīng)這8個(gè)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行AND運(yùn)算。根據(jù)OR運(yùn)算結(jié)果以及AND運(yùn)算結(jié)果，便可決定傳遞輸出端CP的傳遞輸出信號(hào)CPl的邏輯電平。輸出端SUM耦接至反相器508的輸入端。針對(duì)字節(jié)的每一位而言，反相器508具有一獨(dú)立的反相器。反相器508的輸出端耦接多工器506的輸入端O。輸出端INCSUM耦接耦接多工器506的輸入端I。多工器506的選擇輸入端接收進(jìn)位輸出信號(hào)COl。多工器506的輸出信號(hào)ADl即為多工器502的輸入端A及B所接收到的字節(jié)間的差絕對(duì)值。
[0068]同樣地，針對(duì)PSAD指令而言，加法器504的反相輸入端B接收字節(jié)B0。針對(duì)PMIN指令而言，加法器504的反相輸入端B接收字節(jié)A2。針對(duì)PSAD及PMIN指令而言，加法器504的輸入端A接收字節(jié)AO。加法器504對(duì)反相輸入端B所接收到的字節(jié)的每一位進(jìn)行反相操作，用以產(chǎn)生相反的邏輯值，如?B。加法器504將反相后的結(jié)果(?B)與輸入端A所接收到的字節(jié)進(jìn)行無(wú)正負(fù)號(hào)的加總，并提供輸出信號(hào)給輸出端INCSUM、SUM及CO。由于加法器504的輸出端INCSUM、SUM及CO與加法器502相似，故不再贅述。加法器504的輸出端CO提供進(jìn)位輸出信號(hào)C02。若加法器504具有傳遞輸出端CP時(shí)，可不使用或省略傳遞輸出端CP。加法器504的CP輸出端可以不輸出信號(hào)。加法器504的輸出端INCSUM耦接多工器510的輸入端I。多工器510用以提供AD2。加法器504的輸出端SUM耦接反相器512的輸入端。反相器512的輸出端稱接多工器510的輸入端O。多工器510的選擇輸入端接收進(jìn)位輸出信號(hào)C02。AND門514的兩輸入端之一接收進(jìn)位輸出信號(hào)C02。OR門516用以產(chǎn)生比較位C〈0>，0R門516的兩輸入端之一接收進(jìn)位輸出信號(hào)COl。加法器502的輸出端CP耦接AND門514的一輸入端。AND門514的另一輸入端接收加法器504的輸出端CO的進(jìn)位輸出信號(hào)C02。AND門514的輸出端耦接OR門516。
[0069]針對(duì)加法器502及504而言，若輸入端A的字節(jié)大于輸入端B的字節(jié)時(shí)，則輸出端CO為邏輯I，并且輸出端INCSUM表示輸入端A及B之間的差絕對(duì)值，S卩I A-B I。當(dāng)加法器502將進(jìn)位輸出信號(hào)COl設(shè)定成邏輯I時(shí)，OR門516所輸出的比較位C〈0>=1。當(dāng)進(jìn)位輸出信號(hào)COl為邏輯I時(shí)，輸入端A及B的位值可決定加法器502的傳遞輸出信號(hào)CPl為邏輯O或
I。當(dāng)進(jìn)位輸出信號(hào)COl為邏輯I時(shí)，OR門516便可將比較位C〈0>設(shè)定成邏輯1，因此，對(duì)于比較位C〈0>而言，傳遞輸出信號(hào)CPl的值并不重要。舉例而言，若輸入端A所接收到的二進(jìn)制碼為00000100(十進(jìn)制碼為4)，并且輸入端B所接收到的二進(jìn)制碼為00000010(十進(jìn)制碼為2)，則輸入端A及B之間的差A(yù)-B=OOOOOO 10 (十進(jìn)制碼為2)。輸入端B所接收到的二進(jìn)制碼會(huì)先被反相，故反相后的結(jié)果?B=11111101。當(dāng)輸入端A所接收到的二進(jìn)制碼與?B進(jìn)行無(wú)正負(fù)號(hào)加總時(shí)，則加總后的結(jié)果A+?B (或A-B)為00000001，并且進(jìn)位輸出信號(hào)COl為邏輯I (傳遞輸出信號(hào)CPl=O)。因此，加總后的結(jié)果(即輸出端SUM的值)并非正確值。反相器(508或512)的輸出端為?SUM(即輸出端SUM的二進(jìn)制碼的反相值)=11111110。反相器的輸出端的值也不是正確值。輸出端INCSUM的值為00000001+1=00000010，這才是正確的值。因此，針對(duì)加法器502及504而言，當(dāng)輸入端A的字節(jié)大于輸入端B的字節(jié)時(shí)，輸出端CO=l，因此，相對(duì)應(yīng)的多工器(506或510)將輸入端I的值(即INCSUM)視為正確的輸出(輸入端A及B間的絕對(duì)值)。
[0070]若輸入端A的值小于等于輸入端B的值時(shí),輸出端CO=O,并且相對(duì)應(yīng)的多工器會(huì)將相對(duì)應(yīng)的反相器(508或512)的輸出信號(hào)?B視為正確的輸出。當(dāng)輸入端A的值等于輸入端B的值時(shí)，正確的輸出為00000000。雖然正確的輸出會(huì)反應(yīng)在輸出端INCSUM及?SUM中，但由于輸出端C0=0，故相對(duì)應(yīng)的多工器會(huì)選擇?SUM。當(dāng)輸入端A的值等于輸入端B的值時(shí)，傳遞輸出端CP的值=1。舉例而言，當(dāng)輸入端A及B的值均等于00001111時(shí)，則輸入端A的值加上輸入端B的反相值?B等于00001111+11110000=1111111 I=SUM,并且輸出端CP的值=1。輸出端SUM的反相值(即?SUM)為00000000，此為正確的值。輸出端INCSUM的值為1+11111111，此結(jié)果為00000000，這也是正確的值(雖然不會(huì)被多工器所選擇)。當(dāng)輸入端A的值小于輸入端B的值時(shí)，輸出端C0=0，并且多工器會(huì)把?SUM視為正確的值。舉例而言，若輸入端A的值為00000010，并且輸入端B的值為00000100，則I A-B I =00000010。在此例中，A+ ?B=00000010+11111011=11111101=SUMo 由于輸出端 CO=O,故?SUM=00000010會(huì)被作為正確的值。在此例中，輸出端INCSUM的值等于1+11111101=11111111，這并非正確的值。
[0071 ] 當(dāng)控制碼INSTR為PSAD指令時(shí)，根據(jù)PSAD操作，加法器502可得到差絕對(duì)值A(chǔ)Dl= I Al-Bl I，并且加法器504可得到差絕對(duì)值A(chǔ)D2= I AO-BO I，并且可省略比較位C〈0>。當(dāng)控制碼INSTR為PMIN指令時(shí)，若A1>A3，則字符WO的高字節(jié)大于字符Wl的高字節(jié)，故W0>W1。在本例中，當(dāng)W0>W1，由于C01=l，故C〈0>=1。當(dāng)A3>A1時(shí)，加法器502的COl及CPl均為邏輯0，故C〈0>=0，用以代表字W0〈W1。若A1=A3，則加法器502的輸出COl=I并且CP1=0。在本例中，加法器504的相對(duì)字符的低字節(jié)的比較結(jié)果會(huì)用來(lái)判斷字WO及Wl的相對(duì)值。當(dāng)高字節(jié)都相等時(shí)，則CPl=I,若AO>A2，則字WO的低字節(jié)大于字Wl的低字節(jié)，故W0>fflo在本例中，CPl及C02均為邏輯1，故C〈0>=1。若高字節(jié)都相等時(shí)，則CP1=1，則AO小于等于A2，故C02為邏輯0，使得C〈0>=0。在本例中，字WO小于等于Wl，并且其它例中，字WO被作為最小值。其它的差電路(DIFF2?DIFF8)的結(jié)構(gòu)及操作均相同，用以判斷AD3?AD16。差單元DIFF4及DIFF7可被簡(jiǎn)化。特別來(lái)說(shuō)，接收CO及CP，用以判斷相對(duì)應(yīng)的比較位C〈x>的邏輯裝置并非必要。若必要，亦可省略每一獨(dú)立加法器所使用的傳遞邏輯。
[0072]請(qǐng)參考圖4及圖5，在PMIN指令及PSAD指令中，均使用相同的加法器電路，特別是每一差單元里的每一加法器對(duì)均可應(yīng)用在PMIN指令及PSAD指令中。針對(duì)PSAD指令而言，每一獨(dú)立的加法器電路用以得到所輸入的字節(jié)對(duì)間的差絕對(duì)值。對(duì)于PMIN指令而言，雖然PSAD指令所得到差絕對(duì)值總和并非必需，但每一加法器對(duì)利用字節(jié)間的比較，用以確定哪個(gè)字具有最小值。在PSAD指令中，路徑選擇電路將加法器作最大限度的使用，用以幫助PMIN指令。如上所述，針對(duì)PMIN指令而言，多個(gè)加法器被分成許多加法器對(duì)。將一對(duì)數(shù)字碼(如兩字)的高部分(如高字節(jié))提供給第一加法器的相對(duì)應(yīng)輸入端，并且將該對(duì)數(shù)字碼的低部分(如低字節(jié))提供給第二加法器的相對(duì)應(yīng)輸入端。藉由修改兩加法器，使其得到進(jìn)位輸出。藉由加法器對(duì)中的高加法器，使其具有傳遞輸出。每一加法器對(duì)中的進(jìn)位輸出及傳遞輸出用以確定每一數(shù)字碼對(duì)的最小值。對(duì)于PSAD指令而言，加法器處理后的結(jié)果用以得到第一操作數(shù)及第二操作數(shù)之間的差絕對(duì)值，并且對(duì)于PMIN指令而言，加法器處理后的結(jié)果可得到8個(gè)字符集合中的最小者，其中第一操作數(shù)具有4個(gè)字節(jié)，第二操作數(shù)具有11個(gè)字節(jié)。
[0073]圖6示出本發(fā)明的總和單元SI的一可能實(shí)施例?？偤蛦卧猄I具有加法器602、加法器604及加法器606，用以提供具有10位的結(jié)果PSAD〈9:0>。加法器602及加法器604均具有8位，加法器606具有9位。加法器602及加法器604與加法器502相似，不同之處在于，加法器602及加法器604不具有反相輸入端，并且INCSUM電路并非必需，故可省略。另外，傳遞輸出電路亦也不是必要的，故可省略。加法器602對(duì)于二進(jìn)制值A(chǔ)Dl及AD2進(jìn)行無(wú)正負(fù)號(hào)加總，并提供第一總和值SUM1(=AD1+AD2)以及相對(duì)應(yīng)的進(jìn)位輸出Cl。加法器604對(duì)二進(jìn)制值A(chǔ)D3及AD4進(jìn)行無(wú)正負(fù)號(hào)加總，并提供第二總和值SUM2 (=AD3+AD4)以及相對(duì)應(yīng)的進(jìn)位輸出C2。進(jìn)位輸出Cl作為SUMl的最高有效位(MSB)。進(jìn)位輸出C2作為SUM2的最高有效位(MSB)。加法器606的第一輸入端接收進(jìn)位輸出Cl及第一總和值SUMl結(jié)合后的結(jié)果。加法器606的第二輸入端接收進(jìn)位輸出C2及第二總和值SUM2結(jié)合后的結(jié)果。加法器606的兩輸入端均接收到9位。加法器606對(duì)于兩輸入端所接收到的數(shù)據(jù)(Cl, SUM1+C2, SUM2)進(jìn)行無(wú)正負(fù)號(hào)加總，并提供具有10位的輸出結(jié)果PSAD〈9:0>。最小的9位PSAD〈8:0>是代表無(wú)正負(fù)號(hào)二進(jìn)制加總的結(jié)果，而最高有效位MSB PSAD<9>表示進(jìn)位輸出的加總結(jié)果。在本實(shí)施例中，總和單元SI加總第一差絕對(duì)值群組(ADl~AD4)，用以得到第一差絕對(duì)值總和PSAD〈9:0>。其它的總和單元S2~S4的結(jié)構(gòu)均相同，分別加總差絕對(duì)值群組AD5~AD8、AD9~AD12及AD13~AD16，用以提供差絕對(duì)值總和PSAD〈19:10>、PSAD<29:20> 及 PSAD〈39:30>。[0074]圖7是本發(fā)明的PMIN電路206的一實(shí)施例。PMIN電路206具有譯碼邏輯電路701、選擇邏輯電路728以及位置邏輯電路(location logic) 703o譯碼邏輯電路701具有反相器702、反相器704、反相器706、反相器712、反相器714、反相器720、反相器710、反相器 718 及反相器 724 以及 AND 門 708、AND 門 716、AND 門 722 及 AND 門 726。AND 門 708、AND門716、AND門722及AND門726均具有三輸入端。位置邏輯電路703具有OR門730及OR門732。OR門730及OR門732均具有二輸入端。比較位C<2:0>分別提供至反相器702、反相器704及反相器706。AND門708接收反相器702、反相器704及反相器706的輸出。AND門708輸出信號(hào)W0_MIN。當(dāng)字WO為最小字時(shí)，信號(hào)W0_MIN為邏輯I。比較位C〈3:4>分別提供至反相器712及反相器714。AND門716的三輸入端分別接收反相器712及反相器714的輸出以及比較位C〈0>。AND門716輸出信號(hào)W1_MIN。當(dāng)字Wl為最小字時(shí)，信號(hào)W1_MIN為邏輯I。反相器720的輸入端接收C〈5>。AND門722分別接收反相器720的輸出、C〈l>及C〈3>。AND門722輸出信號(hào)W2_MIN。當(dāng)字W2為最小字時(shí)，信號(hào)W2_MIN為邏輯I。反相器710,718及反相器724分別接收信號(hào)W0_MIN、ffl_MIN及W2_MIN，用以分別產(chǎn)生信號(hào)~W0_MIN、~W1_MIN及~W2_MIN。信號(hào)~W0_MIN、~W1_MIN及~W2_MIN分別表示相對(duì)應(yīng)的字并非最小值。AND門726接收信號(hào)~W0_MIN、~W1_MIN及~W2_MIN，并輸出信號(hào)W3_MIN。當(dāng)字W3為最小字時(shí)，信號(hào)W3_MIN為邏輯I。
[0075]AL〈15: 0>、BL〈15: 0>、BL〈31:16> 及 BL〈47:32> 分別代表字 WO ~W3。選擇電路 728接收 41^15:0>、81^15:0>、81^31:16>、81^47:32>、信號(hào)而_1爪~胃3_101在同一時(shí)間，只有信號(hào)W0_MIN~W3_MIN之一為邏輯I，這表示在此周期內(nèi)，W0_MIN~W3_MIN的相對(duì)應(yīng)字為最小值。因此，選擇電路728將字WO?W3之一作為最小字，并將此最小字作為PMINVAL〈15: 0>而輸出。OR門730接收信號(hào)W3_MIN及W2_MIN。OR門730具有一輸出端，用以輸出相對(duì)應(yīng)位置位PMINCL0C〈1>。OR門732接收信號(hào)W3_MIN及W1_MIN。OR門732具有一輸出端，用以輸出相對(duì)應(yīng)位置位PMINCL0C〈0>。在本實(shí)施例中，藉由PMINVAL〈15: 0>，可得知字WO?W3中的最小字，并且PMINL0C〈1:0>表示低階加法器電路203所接收到的第一總線ABUS的后半部分字中的最小字的相對(duì)應(yīng)位置。PMIN電路210的結(jié)構(gòu)與PMIN電路206相似，用以提供代表字W4?W7中的最小字的PMINVAL〈31:16〉以及PMINL0C〈3: 2>。PMINL0C〈3: 2>表示高階加法電路207所接收到的第一總線ABUS的前半部分字中的最小字的相對(duì)應(yīng)位置。
[0076]圖8是本發(fā)明的高階/低階比較電路212的一實(shí)施例。16位的比較電路802的反相輸入端接收高階加法器207所提供的PMINVAL〈31:16>。比較電路802的非反相輸入端接收低階加法器電路203所提供的PMINVAL〈15: 0>。比較電路802具有進(jìn)位輸出端CO，用以提供信號(hào)MINL0C〈2>。比較電路802比較高階及低階的最小字，并且將進(jìn)位輸出作為MINL0C〈2>。比較電路802進(jìn)位輸出端CO與上述的加法器的輸出端CO相同。若PMINVAL〈15:0>的字大于PMINVAL〈31:16>的字時(shí)，則比較電路802進(jìn)位輸出端CO的MINL0C〈2>為邏輯1，否則MINL0C〈2>為邏輯O。MINL0C<2>是位置值MINL0C〈2:0>的最高有效位(MSB)。由于MINL0C<2>為邏輯I，故最小值位于第一總線ABUS的前半部字中。相反地，若MINL0C〈2>為邏輯0，則表示最小值位于第一總線ABUS的后半部字中。MINL0C〈2>作為多工器804、多工器806及多工器808的選擇輸入端，多工器804選擇字節(jié)值PMINVAL〈23:16>或PMINVAL〈7: 0>，作為低字節(jié)MINVAL〈7:0>。位值PMINVAL〈23:16>或PMINVAL〈7: 0>表示從高階及低階部分所找出的最小字的低字節(jié)。多工器806選擇字節(jié)值PMINVAL〈31:24>或PMINVAL〈15:8>，作為高字節(jié)MINVAL〈15:8>。PMINVAL〈31:24>或PMINVAL〈15: 8>表示從高階及低階部分所找出的最小字的高字節(jié)。多工器808選擇位置位PMINL0C〈3:2>或PMINL0CX1:0>，作為MINL0CX1:0>。位置位PMINL0C〈3:2>或PMINL0CX1:0>表示高階或低階部分的最低有效位置位(least significant location bits)。如上所述，比較電路802可判斷出MINLOC或是MINL0C〈2>的最高有效位。因此，MINL0C〈2:0>表示第一總線ABUS的最小字的所在位置。
[0077]雖然本發(fā)明已詳細(xì)說(shuō)明許多優(yōu)選的實(shí)施方式，但其它可能的變化也已仔細(xì)考慮過(guò)。舉例而言，上述的所有電路均可利用任何邏輯器件或邏輯電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述的邏輯電路的功能也可利用集成器件內(nèi)的軟件或固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。上述的電路可能具有許多反相裝置，用以對(duì)任何信號(hào)提供正相邏輯(positive logic)或反相邏輯(negative logic)。本發(fā)明所公開的電路使用數(shù)字碼或是二進(jìn)制字節(jié)或字，但并不限定數(shù)字碼或是二進(jìn)制碼的位數(shù)量。雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中的具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可進(jìn)行許之更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求范圍所界定者為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種微處理器，用于從至少兩個(gè)二進(jìn)制碼中找出最小二進(jìn)制碼，包括: 第一加法器，加總多個(gè)第一位以及多個(gè)第二位，用以提供第一進(jìn)位輸出和第一傳遞輸出，其中，所述多個(gè)第一位是第一二進(jìn)制碼的高位，所述多個(gè)第二位反相于第二二進(jìn)制碼的高位； 第二加法器，加總多個(gè)第三位以及多個(gè)第四位，用以提供第二進(jìn)制輸出，其中，所述多個(gè)第三位為所述第一二進(jìn)制碼的低位，所述多個(gè)第四位反相于所述第二二進(jìn)制碼的低位；以及 比較電路，根據(jù)所述第一進(jìn)位輸出及第二進(jìn)制輸出及所述第一傳遞輸出，判斷是否所述第一二進(jìn)制碼大于所述第二二進(jìn)制碼，其中所述比較電路包括: 或門，具有第一輸入端、第二輸入端以及第一輸出端，所述第一輸入端接收所述第一進(jìn)位輸出，所述輸出端的電平表示是否所述第一二進(jìn)制碼大于所述第二二進(jìn)制碼；以及 與門，具有第三輸入端、第四輸入端以及第二輸出端，所述第三輸入端接收所述第一傳遞輸出，所述第四輸入端接收所述第二進(jìn)制輸出，所述第二輸出端耦接所述第二輸入端。
【文檔編號(hào)】G05B19/04GK103941601SQ201310703550
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2010年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2009年10月26日
【發(fā)明者】羅沙爾.L.史托茲, 雷蒙.A.貝特倫 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司