用于執(zhí)行向量打包壓縮和重復的系統(tǒng)、裝置以及方法
【專利摘要】描述了用于響應于包括第一和第二源向量寄存器操作數、目的地向量寄存器操作數以及操作碼的單個向量打包壓縮和重復指令在計算機處理器中執(zhí)行向量打包壓縮和重復的系統(tǒng)、裝置以及方法的各實施例。
【專利說明】用于執(zhí)行向量打包壓縮和重復的系統(tǒng)、裝置以及方法
發(fā)明領域
[0001]本發(fā)明的領域一般涉及計算機處理器架構，更具體而言，涉及當執(zhí)行時導致特定結果的指令。
[0002]
[0003]
【背景技術】 [0004]指令集，或指令集架構(ISA)是涉及編程的計算機架構的一部分，并可以包括原生數據類型、指令、寄存器架構、尋址模式、存儲器架構，中斷和異常處理、以及外部輸入和輸出(I/o)。在本文中術語指令一般指宏指令一即被提供給處理器(或指令轉換器，該指令轉換器(例如使用靜態(tài)二進制翻譯、包括動態(tài)編譯的動態(tài)二進制翻譯)翻譯、變形、仿真，或以其他方式將指令轉換成要由處理器處理的一個或多個指令)的指令)以用于執(zhí)行的指令一而不是微指令或微操作(miCTo-op)—它們是處理器的解碼器解碼宏指令的結果。
[0005]ISA與微架構不同，微架構是實現指令集的處理器的內部設計。帶有不同的微架構的處理器可以共享共同的指令集。例如，INTEL?奔騰四(Pentium4)處理器、Intel⑩酷睿(Core?)處理器、以及來自加利福尼亞州桑尼威爾(Sunnyvale)的超微半導體有限公司(Advanced Micro Devices, Inc.)的諸多處理器執(zhí)行幾乎相同版本的x86指令集(在更新的版本中加入了一些擴展)，但具有不同的內部設計。例如，ISA的相同寄存器架構在不同的微架構中可使用已知的技術以不同方法來實現，包括專用物理寄存器、使用寄存器重命名機制(諸如，使用寄存器別名表RAT、重排序緩沖器R0B、以及引退寄存器組；使用多映射和寄存器池)的一個或多個動態(tài)分配物理寄存器等。除非另作說明，短語寄存器架構、寄存器組，以及寄存器在本文中被用來指代對軟件/編程器以及指令指定寄存器的方式可見。在需要特殊性的情況下，形容詞邏輯、架構，或軟件可見的將用于表示寄存器架構中的寄存器/組，而不同的形容詞將用于指定給定微型架構中的寄存器(例如，物理寄存器、重新排序緩沖器、引退寄存器、寄存器池)。
[0006]指令集包括一個或多個指令格式。給定指令格式定義各個字段(位的數量、位的位置)以指定要執(zhí)行的操作(操作碼)以及要對其執(zhí)行該操作的操作碼等。通過指令模板(或子格式)的定義來進一步分解一些指令格式。例如，給定指令格式的指令模板可被定義為具有指令格式的字段(所包括的字段通常按照相同順序，但是至少一些字段具有不同的位位置，因為包括更少的字段)的不同子集，和/或被定義為具有不同解釋的給定字段。由此，ISA的每一指令使用給定指令格式(并且如果定義，則在該指令格式的指令模板的給定一個中)來表達，并且包括用于指定操作和操作數的字段。例如，示例性ADD指令具有專用操作碼以及包括用于指定該操作碼的操作碼字段和用于選擇操作數的操作數字段(源I/目的地以及源2)的指令格式，并且該ADD指令在指令流中的出現將具有選擇專用操作數的操作數字段中的專用內容。
[0007]科學、金融、自動向量化的通用，RMS(識別、挖掘以及合成)，以及可視和多媒體應用程序(例如，2D/3D圖形、圖像處理、視頻壓縮/解壓縮、語音識別算法和音頻操縱)常常需要對大量的數據項執(zhí)行相同操作(被稱為“數據并行性”)。單指令多數據(SIMD)是指使處理器對多個數據項執(zhí)行操作的一種指令。SMD技術特別適于能夠在邏輯上將寄存器中的位分為若干個固定尺寸的數據元素的處理器，每一個元素都表示單獨的值。例如，256位寄存器中的位可以被指定為四個單獨的64位打包數據元素(四字(Q)尺寸的數據元素)，八個單獨的32位打包數據元素(雙字(D)尺寸的數據元素)，十六單獨16位打包的數據元素(字(W)尺寸的數據元素)，或三十二個單獨的8位數據元素(字節(jié)(B)尺寸的數據元素)來被操作的源操作數。這種類型的數據被稱為打包數據類型或向量數據類型，這種數據類型的操作數被稱為打包數據操作數或向量操作數。換句話說，打包數據項或向量指的是打包數據元素的序列，并且打包數據操作數或向量操作數是SMD指令(也稱為打包數據指令或向量指令)的源操作數或目的地操作數。
[0008]作為示例，一種類型的SIMD指令指定要以垂直方式對兩個源向量操作數執(zhí)行的單個向量操作，以利用相同數量的數據元素，以相同數據元素順序，生成相同尺寸的目的地向量操作數(也稱為結果向量操作數)。源向量操作數中的數據元素被稱為源數據元素，而目的地向量操作數中的數據元素被稱為目的地或結果數據元素。這些源向量操作數是相同尺寸的，并包含相同寬度的數據元素，如此，它們包含相同數量的數據元素。兩個源向量操作數中的相同位位置中的源數據元素形成數據元素對(也稱為相對應的數據元素；即，每個源操作數的數據元素位置O中的數據元素相對應，每個源操作數的數據元素位置I中的數據元素相對應，等等)。由該SIMD指令所指定的操作分別對這些源數據元素對中的每一對執(zhí)行，以生成匹配數量的結果數據元素，如此，每一對源數據元素都具有對應的結果數據元素。由于操作是垂直的并且由于結果向量操作數尺寸相同，具有相同數量的數據元素，并且結果數據元素與源向量操作數以相同數據元素順序來存儲，因此，結果數據元素與源向量操作數中它們的對應源數據元素對處于結果向量操作數的相同位位置。除此示例性類型的SMD指令之外，還有各種其他類型的SMD指令(例如，只有一個或具有兩個以上的源向量操作數的；以水平方式操作的；生成不同尺寸的結果向量操作數的，具有不同尺寸的數據元素的，和/或具有不同的數據元素順序的)。應該理解，術語目的地向量操作數(或目的地操作數)被定義為執(zhí)行由指令所指定的操作的直接結果，包括將該目的地操作數存儲在某一位置(寄存器或在由該指令所指定的存儲器地址)，以便它可以作為源操作數由另一指令訪問(由另一指令指定該同一個位置)。
[0009]諸如由具有包括x86、MMX?、流式 SMD 擴展(SSE)、SSE2、SSE3、SSE4.1 以及 SSE4.2指令的指令集的lnk:h Core?處理器使用的技術之類的SMD技術，在應用程序性能方面實現了大大的改善。已經發(fā)布和/或公布了涉及高級向量擴展(AVX) (AVX1和AVX2)且使用向量擴展(VEX)編碼方案的附加SMD擴展集(例如，參見2011年10月的Inid? 64和IA-32架構軟件開發(fā)手冊，并且參見2011年6月的Intel?高級向量擴展編程參考)。
[0010]附圖簡沭
[0011]本發(fā)明是通過示例說明的，而不僅局限于各個附圖的圖示，在附圖中，類似的參考標號表示類似的元件，其中:
[0012]圖1示出用于VPC0MPRESSN的示例性指令的操作的示例性示圖。
[0013]圖2示出在處理器中使用VPC0MPRESSN指令的實施例。[0014]圖3示出處理VPC0MPRESSN指令的方法的實施例。
[0015]圖4示出用于處理這一指令的示例性偽代碼。
[0016]圖5示出根據本發(fā)明的一個實施例的一個有效位向量寫掩碼元素的數量同向量尺寸和數據元素尺寸之間的相關性。
[0017]圖6A例示了示例性AVX指令格式。
[0018]圖6B示出來自圖6A的哪些字段構成完整操作碼字段和基礎操作字段。
[0019]圖6C示出來自圖6A的哪些字段構成寄存器索引字段。
[0020]圖7A-7B是示出根據本發(fā)明的實施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的框圖。
[0021]圖8A-D是示出根據本發(fā)明的實施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。
[0022]圖9是根據本發(fā)明的一個實施例的寄存器架構的框圖。
[0023]圖1OA是示出根據本發(fā)明的實施例的示例性有序流水線和示例性寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行流水線二者的框圖。
[0024]圖1OB是示出根據本發(fā)明的實施例的要包括在處理器中的有序架構核的示例性實施例和示例性的寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行架構核的框圖。
[0025]圖1lA-B示出了更具體的示例性有序核架構的框圖，該核將是芯片中的若干邏輯塊之一(包括相同類型和/或不同類型的其他核)。
[0026]圖12是根據本發(fā)明實施例可具有一個以上的核、可具有集成存儲器控制器以及可具有集成圖形器件的處理器的框圖。
[0027]圖13是根據本發(fā)明的實施例的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0028]圖14是根據本發(fā)明的實施例的第一更具體的示例性系統(tǒng)的框圖。
[0029]圖15是根據本發(fā)明的實施例的第二更具體的示例性系統(tǒng)的框圖。
[0030]圖16是根據本發(fā)明的實施例的片上系統(tǒng)(SoC)的框圖。
[0031]圖17是根據本發(fā)明的實施例的對照使用軟件指令轉換器將源指令集中的二進制指令轉換成目標指令集中的二進制指令的框圖。
【具體實施方式】
[0032]在下面的描述中，闡述了很多具體細節(jié)。然而，應當理解，本發(fā)明的各實施例可以在不具有這些具體細節(jié)的情況下得到實施。在其他實例中，未詳細示出公知的電路、結構和技術以免混淆對本描述的理解。
[0033]在說明書中對“一個實施例”、“實施例”、“示例實施例”等的引用指示所描述的實施例可以包括特定特征、結構或特性，但并不一定每個實施例都需要包括該特定特征、結構或特性。此外，這樣的短語不一定是指同一個實施例。此外，當結合一個實施例描述特定特征、結構或特性時，我們認為，可本領域技術人員的學識范圍內，與其他實施例相結合地影響這樣的特征、結構或特性，無論是否對此明確描述。
[0034]概覽
[0035]在下面的描述中，在描述指令集架構中的此特定指令的操作之前，有某些術語可能需要說明。一個這樣的術語被稱為“寫掩碼寄存器”，它通常用于斷言操作數以有條件地控制每元素的計算操作(下文中，還使用術語掩碼寄存器，且它指寫掩碼寄存器，諸如以下討論的“k”寄存器)?！比缦旅媸褂玫模瑢懷诖a寄存器存儲多個位(16，32，64等等)，其中寫掩碼寄存器的每一有效位都在SMD處理過程中控制向量寄存器的打包數據元素的操作/更新。通常，有一個以上寫掩碼寄存器可供處理器核使用。
[0036]指令集架構包括指定向量操作并且具有從這些向量寄存器中選擇源寄存器和/或目的地寄存器的至少一些SMD指令(示例性SMD指令可以指定要對向量寄存器中的一個或多個的內容執(zhí)行的向量操作，該向量操作的結果被存儲在向量寄存器之一中)。本發(fā)明的不同實施例可以具有不同尺寸的向量寄存器并支持更多/更少/不同尺寸的數據元素。
[0037]由SIMD指令指定的多位數據元素的尺寸(例如，字節(jié)、字、雙字、四字)確定向量寄存器內“數據元素位置”的位定位，并且向量操作數的尺寸確定數據元素的數量。打包數據元素是指存儲在特定位置的數據。換言之，依據目的地操作數中數據元素的尺寸以及目的地操作數的尺寸(目的地操作數中位的總數)(或換言之，依據目的地操作數的尺寸和目的地操作數中數據元素的數量)，所得到的向量操作數內多位數據元素位置的位定位(bitlocation)改變(例如，如果所得到的向量操作數的目的地是向量寄存器，則目的地向量寄存器內多位數據元素位置的位定位改變)。例如，多位數據元素的位定位在對32位數據元素(數據元素位置O占用位定位31:0，數據元素位置I占用位定位63:32，依次類推)進行操作的向量操作和對64位數據元素(數據元素位置O占用位定位63:0，數據元素位置I占用位定位127:64，依次類推)進行操作的向量操作之間是不同的。
[0038]另外，根據本發(fā)明的一個實施例，在一個有效位的向量寫掩碼元素的數量和向量尺寸和數據元素尺寸之間有相關性，如圖5所示。示出了 128位、256位，以及512位的向量尺寸，雖然其他寬度也是可以的?？紤]了 8位字節(jié)(B)、16位字(W)、32位雙字(D)或單精度浮點，以及64位四字(Q)或雙精度浮點的數據元素尺寸，雖然其他寬度也是可以的。如所示，當向量尺寸是128位時，當向量的數據元素尺寸是8位時可使用16位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是16位時可使用8位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是32位時可使用4位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是64位時可使用2位用于掩碼。當向量尺寸是256位時，當打包數據元素寬度是8位時可使用32位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是16位時可使用16位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是32位時可使用8位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是64位時可使用4位用于掩碼。當向量尺寸是512位時，當向量的數據元素尺寸是8位時可使用64位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是16位時可使用32位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是32位時可使用16位用于掩碼，當向量的數據元素尺寸是64位時可使用8位用于掩碼。
[0039]依據向量尺寸和數據元素尺寸的組合，所有64位或僅僅64位的子集可以用作寫掩碼。一般而言，當使用單個每元素掩碼控制位時，向量寫掩碼寄存器中用于掩碼(有效位)的位數等于按位計的向量尺寸除以按位計的向量數據元素尺寸。
[0040]以下是通常稱為向量打包壓縮和重復(“VPC0MPRESSN”)指令的指令的實施例以及可用于執(zhí)行將在若干不同方面獲益的這種指令的系統(tǒng)、架構、指令格式等的實施例。該指令實現受限制的置換，其中保持元素的順序但可重復或跳過元素。VPC0MPRESSN指令的執(zhí)行導致基于第二源向量寄存器的內容第一源向量寄存器的打包數據操作數選擇存儲到目的地向量寄存器的一個或多個打包數據元素位置。更具體地，對于第一源向量寄存器的每個打包數據元素位置，第二向量寄存器的相應打包數據元素位置確定第一源寄存器的打包數據元素位置的打包數據將被寫入目的地向量寄存器的先前未使用的最低有效打包數據元素位置的次數(從O至η)。
[0041]圖1示出用于VPC0MPRESSN的示例性指令的操作的示例性示圖。在所示的示例中，所有的寄存器具有8個打包數據元素位置。當然，這僅僅是大小的示例。
[0042]如上詳細描述的，對于在最低有效數據元素位置處開始的第一源向量寄存器的每個數據元素位置，第二源向量寄存器的相應數據元素位置確定該數據元素位置的數據將被復制(存儲)到以最低有效數據元素位置開始的目的地向量寄存器的次數。
[0043]示例件格式
[0044]該指令的示例性格式是“VPCOMPRESSNDEST, SRCI, SRC2”，其中 DEST、SRCl 和 SRC2均是向量寄存器(諸如，128位、256位、512位寄存器等)，且VPCOMPRESSN是指令的操作碼。SRCl和SRC2分別是第一和第二源操作數且DEST是目的地操作數。在一些實施例中，VPCOMPRESSN指令在存儲器位置而不是寄存器上操作，和/或為源使用立即數?？稍谥噶畹那熬Y中定義數據元素的尺寸，諸如通過使用數據粒度位的指示。在多數實施例中，該位指示每個數據元素是32位或64位，但是可以使用其它變形。在一些實施例中，源操作數不是寄存器，而是存儲器位置。
[0045]示例性執(zhí)行方法
[0046]圖2示出在處理器中使用VPCOMPRESSN指令的實施例。在201，獲取具有兩個源向量寄存器操作數和目的地向量寄存器操作數的VPCOMPRESSN指令。
[0047]在203，通過解碼邏輯解碼VPCOMPRESSN指令。依賴于指令的格式，在該階段可解釋各種數據，諸如是否有數據變換，寫入和檢索哪些寄存器、訪問哪些存儲器地址等。
[0048]在205，檢索/讀取源操作數值。例如，讀取源寄存器。如果源操作數之一或兩者是存儲器操作數，則檢索與操作數相關聯(lián)的數據元素。在一些實施例中，來自存儲器的數據元素被存儲在臨時寄存器中。
[0049]在207，VPCOMPRESSN(或包括這一指令的操作，諸如微操作)由諸如一個或多個功能單元之類的執(zhí)行資源執(zhí)行，以基于第二源向量寄存器的相應打包數據元素位置的值確定:對于第一源向量寄存器的每個打包數據元素位置，該打包數據元素位置的打包數據元素將被存儲到目的地向量寄存器中多少次。該評估在源向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始。
[0050]在209，第一源向量寄存器的所確定的打包數據元素以所述值的次數被存儲到目的地寄存器中。盡管分別地示出了 207和209，但是在一些實施例中，它們是作為指令執(zhí)行的一部分一起執(zhí)行的。如圖1所示，該存儲在目的地向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始。
[0051]圖3示出用于處理VPCOMPRESSN指令的方法的實施例。在此實施例中，假設早先已經執(zhí)行操作201-205中的某些(若不是全部)，然而，沒有示出它們，以便不使下面呈現的細節(jié)模糊。例如，沒有示出獲取和解碼，也沒有示出操作數檢索。在一些實施例中，目的地向量寄存器的全部打包數據元素在其打包數據元素的任何重寫入之前被設定為“O”。
[0052]在301，進行關于第二源向量寄存器的最低有效打包數據元素位置的值的確定。例如，SRC2[0]的值是什么？在做出確定之后，在303，進行關于該值是否大于O的另一個確定。[0053]如果值是0，則在305，評估第二源向量寄存器的下一個最低有效打包數據元素位置的值。因為先前評估的打包數據元素位置為0，所以第一源寄存器的相應數據元素將不被存儲到目的地寄存器中。
[0054]如果值不是0，則在311，將第一源向量寄存器的相應打包數據元素位置寫入目的地寄存器的“值”數量個最低有效未使用的打包數據元素位置。例如，SRC[0]的值“a”被寫入目的地寄存器的兩個最低有效未使用的打包數據元素位置(即，DST[1:0])。如果目的地向量寄存器的打包數據元素位置先前已經被設定為全0，則針對哪些還不是O的簡單檢查將確定目的地寄存器的最低有效未使用的打包數據元素位置。
[0055]在數據已經被寫入之后，在一些實施例中，在309進行檢查以確定是否已經評估了第二源向量寄存器的所有打包數據元素位置。如果是，則指令完成。依賴于實施例，如果已經評估了所有位值，則如果目的地寄存器的所有打包數據元素位置都已被寫入，該方法可以完成。但是，在一些實施例中，如果在目的地向量寄存器中存在一些未使用(未寫入)打包數據元素位置，將預設值寫入所有這些未使用打包數據元素位置。例如，可以向每個這些未使用打包數據元素位置寫入全“ I ”或全“O”。
[0056]如果不是，則在一些實施例中，在313，進行檢查以確定是否有任何未使用的打包數據元素位置留在目的地寄存器中。如果沒有，則可拋出編程器可見的異常，以給予哪里指令停止的指示。
[0057]如果有未使用的打包數據元素位置留在目的地寄存器中，則在步驟305繼續(xù)該方法。
[0058]另外，盡管以上描述指示串行寫入，但在一些實施例中，沒有寫入數據，直到所有的第二源打包數據元素位置都已經被評價。
[0059]圖4示出用于處理這一指令的示例性偽代碼。
[0060]示例性指令格式
[0061]本文中所描述的指令的實施例可以不同的格式體現。例如，本文描述的指令可體現為VEX、通用向量友好或其它格式。以下討論VEX和通用向量友好格式的細節(jié)。另外，在下文中詳述示例性系統(tǒng)、架構、以及流水線。指令的實施例可在這些系統(tǒng)、架構、以及流水線上執(zhí)行，但是不限于詳述的系統(tǒng)、架構、以及流水線。
[0062]VEX指令格式
[0063]VEX編碼允許指令具有兩個以上操作數，并且允許SMD向量寄存器比128位長。VEX前綴的使用提供了三個操作數(或者更多)句法。例如，先前的兩個操作數指令執(zhí)行蓋寫源操作數的操作(諸如A = A+B)。VEX前綴的使用使操作數執(zhí)行非破壞性操作,諸如A = B+C。
[0064]圖6A示出示例性AVX指令格式，包括VEX前綴602、實操作碼字段630、MoD R/M字節(jié)640、SIB字節(jié)650、位移字段662以及IMM8672。圖6B示出來自圖6A的哪些字段構成完整操作碼字段674和基礎操作字段642。圖6C示出來自圖6A的哪些字段構成寄存器索引字段644。
[0065]VEX前綴(字節(jié)0-2)602以三字節(jié)形式進行編碼。第一字節(jié)是格式字段640 (VEX字節(jié)0，位[7:0])，該格式字段640包含明確的C4字節(jié)值(用于區(qū)分C4指令格式的唯一值)。第二-第三字節(jié)(VEX字節(jié)1-2)包括提供專用能力的多個位字段。具體地，REX字段605 (VEX字節(jié)I，位[7-5])由VEX.R位字段(VEX字節(jié)I，位[7] - R)、VEX.X位字段(VEX字節(jié)1，位[6] -X)以及VEX.B位字段(VEX字節(jié)1，位[5] - B)組成。這些指令的其他字段對如在本領域中已知的寄存器索引的較低三個位(rrr、xxx以及bbb)進行編碼，由此可通過增加VEX.R、VEX.X以及VEX.B來形成Rrrr、Xxxx以及Bbbb。操作碼映射字段615 (VEX字節(jié)1，位[4:0] - mmmmm)包括對隱含的領先操作碼字節(jié)進行編碼的內容。W字段664(VEX字節(jié)2，位[7] -W)由記號VEX.W表示，并且提供依賴于該指令而不同的功能。VEX.WW620 (VEX字節(jié)2,位[6:3]-vvvv)的作用可包括如下:I) VEX.WVV對以反轉(1(多個)補碼)的形式指定第一源寄存器操作數進行編碼，且對具有兩個或兩個以上源操作數的指令有效；2)VEX.WW針對特定向量位移對以I (多個)補碼的形式指定的目的地寄存器操作數進行編碼；或者3) VEX.VVVV不對任何操作數進行編碼，保留該字段，并且應當包含1111b。如果VEX.L668尺寸字段(VEX字節(jié)2，位[2]-L) = 0，則它指示128位向量；如果VEX.L = 1，則它指示256位向量。前綴編碼字段625 (VEX字節(jié)2，位[1:0]-ρρ)提供用于基礎操作字段的附加位。
[0066]實操作碼字段630 (字節(jié)3)還被稱為操作碼字節(jié)。操作碼的一部分在該字段中被指定。
[0067]MOD R/M 字段 640 (字節(jié) 4)包括 MOD 字段 642 (位[7-6] )、Reg 字段 644 (位[5-3])、以及R/M字段646(位[2-0])。Reg字段644的作用可包括如下:對目的地寄存器操作數或源寄存器操作數(Rrrr中的rrr)進行編碼；或者被視為操作碼擴展且不用于對任何指令操作數進行編碼。R/M字段646的作用可包括如下:對引用存儲器地址的指令操作數進行編碼；或者對目的地寄存器操作數或源寄存器操作數進行編碼。
[0068]比例、索引、基址(SIB)—比例字段650(字節(jié)5)的內容包括用于存儲器地址生成的SS652 (位[7-6])。先前已經針對寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了 SIB.xxx654 (位[5_3])和 SIB.bbb656(位[2-0])的內容。
[0069]位移字段662和立即數字段(IMM8)672包含地址數據。
[0070]通用向量友好指令格式
[0071]向量友好指令格式是適于向量指令(例如，存在專用于向量操作的特定字段)的指令格式。盡管描述了其中通過向量友好指令格式支持向量和標量運算兩者的實施例，但是替換實施例僅使用通過向量友好指令格式的向量運算。
[0072]圖7A-7B是示出根據本發(fā)明的實施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的框圖。圖7A是示出根據本發(fā)明的實施例的通用向量友好指令格式及其A類指令模板的框圖；而圖7B是示出根據本發(fā)明的實施例的通用向量友好指令格式及其B類指令模板的框圖。具體地，針對通用向量友好指令格式700定義A類和B類指令模板，兩者包括無存儲器訪問705的指令模板和存儲器訪問720的指令模板。在向量友好指令格式的上下文中的術語“通用”指不束縛于任何專用指令集的指令格式。
[0073]盡管將描述其中向量友好指令格式支持64字節(jié)向量操作數長度(或尺寸)與32位(4字節(jié))或64位(8字節(jié))數據元素寬度(或尺寸)(并且由此，64字節(jié)向量由16雙字尺寸的元素或者替換地8四字尺寸的元素組成)、64字節(jié)向量操作數長度(或尺寸)與16位(2字節(jié))或8位(I字節(jié))數據元素寬度(或尺寸)、32字節(jié)向量操作數長度(或尺寸)與32位(4字節(jié))、64位(8字節(jié))、16位(2字節(jié))、或8位(I字節(jié))數據元素寬度(或尺寸)、以及16字節(jié)向量操作數長度(或尺寸)與32位(4字節(jié))、64位(8字節(jié))、16位(2字節(jié))、或8位(I字節(jié))數據元素寬度(或尺寸)的本發(fā)明的實施例，但是替換實施例可支持更大、更小、和/或不同的向量操作數尺寸(例如，256字節(jié)向量操作數)與更大、更小或不同的數據元素寬度(例如，128位(16字節(jié))數據元素寬度)。
[0074]圖7A中的A類指令模板包括:1)在無存儲器訪問705的指令模板內，示出無存儲器訪問的完全舍入(round)控制型操作710的指令模板、以及無存儲器訪問的數據變換型操作715715的指令模板；以及2)在存儲器訪問720的指令模板內，示出存儲器訪問的時效性725的指令模板和存儲器訪問的非時效性730的指令模板。圖7B中的B類指令模板包括:1)在無存儲器訪問705的指令模板內，示出無存儲器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作712的指令模板以及無存儲器訪問的寫掩碼控制的vsize型操作717的指令模板；以及2)在存儲器訪問720的指令模板內，示出存儲器訪問的寫掩碼控制727的指令模板。
[0075]通用向量友好指令格式700包括以下列出的按照在圖7A-7B中示出的順序的如下字段。
[0076]格式字段740 —該字段中的特定值(指令格式標識符值)唯一地標識向量友好指令格式，并且由此標識指令在指令流中以向量友好指令格式出現。由此，該字段在無需僅有通用向量友好指令格式的指令集的意義上是任選的。
[0077]基礎操作字段742 —其內容區(qū)分不同的基礎操作。
[0078]寄存器索引字段744-其內容直接或者通過地址生成來指定源或目的地操作數在寄存器中或者在存儲器中的位置。這些字段包括足夠數量的位以從PxQ(例如，32x512、16x128,32x1024,64x1024)個寄存器組選擇N個寄存器。盡管在一個實施例中N可高達三個源和一個目的地寄存器，但是替換實施例可支持更多或更少的源和目的地寄存器(例如，可支持高達兩個源，其中這些源中的一個源還用作目的地，可支持高達三個源，其中這些源中的一個源還用作目的地，可支持高達兩個源和一個目的地)。
[0079]修飾符(modifier)字段746 —其內容將以指定存儲器訪問的通用向量指令格式出現的指令與不指定存儲器訪問的通用向量指令格式出現的指令區(qū)分開；即在無存儲器訪問705的指令模板與存儲器訪問720的指令模板之間。存儲器訪問操作讀取和/或寫入到存儲器層次(在一些情況下，使用寄存器中的值來指定源和/或目的地地址)，而非存儲器訪問操作不這樣(例如，源和/或目的地是寄存器)。盡管在一個實施例中，該字段還在三種不同的方式之間選擇以執(zhí)行存儲器地址計算，但是替換實施例可支持更多、更少或不同的方式來執(zhí)行存儲器地址計算。
[0080]擴充操作字段750 —其內容區(qū)分除基礎操作以外還要執(zhí)行各種不同操作中的哪一個操作。該字段是上下文專用的。在本發(fā)明的一個實施例中，該字段被分成類字段768、α字段752、以及β字段754。擴充操作字段750允許在單一指令而非2、3或4個指令中執(zhí)行多組共同的操作。
[0081]比例字段760 —其內容允許用于存儲器地址生成(例如，用于使用2ttw*索引+基址的地址生成)的索引字段的內容的比例。
[0082]位移字段762A —其內容用作存儲器地址生成的一部分(例如，用于使用2 索引+基址+位移的地址生成)。[0083]位移因數字段762B(注意，位移字段762A直接在位移因數字段762B上的并置指示使用一個或另一個)一其內容用作地址生成的一部分，它指定通過存儲器訪問的尺寸(N)按比例縮放的位移因數，其中N是存儲器訪問中的字節(jié)數量(例如，用于使用索弓I +基址+按比例縮放的位移的地址生成)。忽略冗余的低階位，并且因此將位移因數字段的內容乘以存儲器操作數總尺寸(N)以生成在計算有效地址中使用的最終位移。N的值由處理器硬件在運行時基于完整操作碼字段774 (稍候在本文中描述)和數據操縱字段754C確定。位移字段762A和位移因數字段762B在它們不用于無存儲器訪問705的指令模板和/或不同的實施例可實現兩者中的僅一個或均未實現的意義上是任選的。
[0084]數據元素寬度字段764 —其內容區(qū)分使用多個數據元素寬度中的哪一個(在一些實施例中用于所有指令，在其他實施例中只用于一些指令)。該字段在如果支持僅一個數據元素寬度和/或使用操作碼的某一方面來支持數據元素寬度則不需要的意義上是任選的。
[0085]寫掩碼字段770 —其內容在每一數據元素位置的基礎上控制目的地向量操作數中的數據元素位置是否反映基礎操作和擴充操作的結果。A類指令模板支持合并-寫掩碼，而B類指令模板支持合并寫掩碼和歸零寫掩碼兩者。當合并的向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作(由基礎操作和擴充操作指定)期間保護目的地中的任何元素集免于更新時，在另一實施例中，保持其中對應掩碼位具有O的目的地的每一元素的舊值。相反，當歸零向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作(由基礎操作和擴充操作指定)期間使目的地中的任何元素集歸零時，在一個實施例中，目的地的元素在對應掩碼位具有O值時被設為O。該功能的子集是控制執(zhí)行的操作的向量長度的能力(即，從第一個到最后一個要修改的元素的跨度)，然而，被修改的元素不一定要是連續(xù)的。由此，寫掩碼字段770允許部分向量操作，這包括加載、存儲、算術、邏輯等。盡管描述了其中寫掩碼字段770的內容選擇了多個寫掩碼寄存器中的包含要使用的寫掩碼的一個寫掩碼寄存器(并且由此寫掩碼字段770的內容間接地標識了要執(zhí)行的掩蔽操作)的本發(fā)明的實施例，但是替換實施例相反或另外允許掩碼寫字段770的內容直接地指定要執(zhí)行的掩蔽操作。
[0086]立即數字段772 —其內容允許對立即數的指定。該字段在實現不支持立即數的通用向量友好格式中不存在且在不使用立即數的指令中不存在的意義上是任選的。
[0087]類字段768 —其內容在不同類的指令之間進行區(qū)分。參考圖7A-B，該字段的內容在A類和B類指令之間進行選擇。在圖7A-B中，圓角方形用于指示專用值存在于字段中(例如，在圖7A-B中分別用于類字段768的A類768A和B類768B)。
[0088]A類指令模板
[0089]在A類非存儲器訪問705的指令模板的情況下，α字段752被解釋為其內容區(qū)分要執(zhí)行不同擴充操作類型中的哪一種(例如，針對無存儲器訪問的舍入型操作710和無存儲器訪問的數據變換型操作715的指令模板分別指定舍入752Α.1和數據變換752Α.2)的RS字段752Α，而β字段754區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲器訪問705指令模板中，比例字段760、位移字段762Α以及位移比例字段762Β不存在。
[0090]無存儲器訪問的指令模板一完全舍入控制型操作
[0091]在無存儲器訪問的完全舍入控制型操作710的指令模板中，β字段754被解釋為其內容提供靜態(tài)舍入的舍入控制字段754Α。盡管在本發(fā)明的所述實施例中舍入控制字段754Α包括抑制所有浮點異常(SAE)字段756和舍入操作控制字段758，但是替換實施例可支持、可將這些概念兩者都編碼成相同的字段或者只有這些概念/字段中的一個或另一個(例如，可只有舍入操作控制字段758)。
[0092]SAE字段756 —其內容區(qū)分是否停用異常事件報告；當SAE字段756的內容指示啟用抑制時，給定指令不報告任何種類的浮點異常標志且不喚起任何浮點異常處理程序。
[0093]舍入操作控制字段758 —其內容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、以及就近舍入)。由此，舍入操作控制字段758允許在每一指令的基礎上改變舍入模式。在其中處理器包括用于指定舍入模式的控制寄存器的本發(fā)明的一個實施例中，舍入操作控制字段750的內容覆蓋該寄存器值。
[0094]無存儲器訪問的指令模板一數據變換型操作
[0095]在無存儲器訪問的數據變換型操作715的指令模板中，β字段754被解釋為數據變換字段754Β，其內容區(qū)分要執(zhí)行多個數據變換中的哪一個(例如，無數據變換、拌和、廣播)。
[0096]在A類存儲器訪問720的指令模板的情況下，α字段752被解釋為驅逐提示字段752Β，其內容區(qū)分要使用驅逐提示中的哪一個(在圖7Α中，對于存儲器訪問時效性725的指令模板和存儲器訪問非時效性730的指令模板分別指定時效性的752Β.1和非時效性的752Β.2)，而β字段754被解釋為數據操縱字段754C，其內容區(qū)分要執(zhí)行多個數據操縱操作(也稱為基元(primitive))中的哪一個(例如，無操縱、廣播、源的向上轉換、以及目的地的向下轉換)。存儲器訪問720的指令模板包括比例字段760、以及任選的位移字段762A或位移比例字段762B。
[0097]向量存儲器指令使用轉換支持來執(zhí)行來自存儲器的向量加載并將向量存儲到存儲器。如同尋常的向量指令，向量存儲器指令以數據元素式的方式與存儲器來回傳輸數據，其中實際傳輸的元素由選為寫掩碼的向量掩碼的內容規(guī)定。
[0098]存儲器訪問的指令模板一時效性的
[0099]時效性的數據是可能很快地重新使用足以從高速緩存受益的數據。然而，這是提示且不同的處理器可以不同的方式實現它，包括完全忽略該提示。
[0100]存儲器訪問的指令模板一非時效性的
[0101]非時效性的數據是不可能很快地重新使用足以從第一級高速緩存中的高速緩存受益且應當給予驅逐優(yōu)先級的數據。然而，這是提示且不同的處理器可以不同的方式實現它，包括完全忽略該提示。
[0102]B類指令模板
[0103]在B類指令模板的情況下，α字段752被解釋為寫掩碼控制(Z)字段752C，其內容區(qū)分由寫掩碼字段770控制的寫掩蔽操作應當是合并還是歸零。
[0104]在B類非存儲器訪問705的指令模板的情況下，β字段754的一部分被解釋為RL字段757Α，其內容區(qū)分要執(zhí)行不同擴充操作類型中的哪一種(例如，針對無存儲器訪問的寫掩碼控制部分舍入控制類型操作712的指令模板和無存儲器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板分別指定舍入757Α.1和向量長度(VSIZE) 757Α.2)，而β字段754的其余部分區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲器訪問705指令模板中，比例字段760、位移字段762Α以及位移比例字段762Β不存在。
[0105]在無存儲器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作710的指令模板中，β字段754的其余部分被解釋為舍入操作字段759A，并且停用異常事件報告(給定指令不報告任何種類的浮點異常標志且不喚起任何浮點異常處理程序)。
[0106]舍入操作控制字段759A —只作為舍入操作控制字段758，其內容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、以及就近舍入)。由此，舍入操作控制字段759A允許在每一指令的基礎上改變舍入模式。在其中處理器包括用于指定舍入模式的控制寄存器的本發(fā)明的一個實施例中，舍入操作控制字段750的內容覆蓋該寄存器值。
[0107]在無存儲器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板中，β字段754的其余部分被解釋為向量長度字段759Β，其內容區(qū)分要執(zhí)行多個數據向量長度中的哪一個(例如，128字節(jié)、256字節(jié)、或512字節(jié))。
[0108]在B類存儲器訪問720的指令模板的情況下，β字段754的一部分被解釋為廣播字段757Β，其內容區(qū)分是否要執(zhí)行廣播型數據操縱操作，而β字段754的其余部分被解釋為向量長度字段759Β。存儲器訪問720的指令模板包括比例字段760、以及任選的位移字段762Α或位移比例字段762Β。
[0109]針對通用向量友好指令格式700，示出完整操作碼字段774包括格式字段740、基礎操作字段742以及數據元素寬度字段764。盡管示出了其中完整操作碼字段774包括所有這些字段的一個實施例，但是完整操作碼字段774包括在不支持所有這些字段的實施例中的少于所有的這些字段。完整操作碼字段774提供操作碼(opcode)。
[0110]擴充操作字段750、數據元素寬度字段764以及寫掩碼字段770允許在每一指令的基礎上以通用向量友好指令格式指定這些特征。
[0111]寫掩碼字段和數據元素寬度字段的組合創(chuàng)建各種類型的指令，因為這些指令允許基于不同的數據元素寬度應用該掩碼。
[0112]在A類和B類內出現的各種指令模板在不同的情形下是有益的。在本發(fā)明的一些實施例中，不同處理器或者處理器內的不同核可支持僅A類、僅B類、或者可支持兩類。舉例而言，期望用于通用計算的高性能通用無序核可僅支持B類，期望主要用于圖形和/或科學(吞吐量)計算的核可僅支持A類，并且期望用于兩者的核可支持兩者(當然，具有來自兩類的模板和指令的一些混合、但是并非來自兩類的所有模板和指令的核在本發(fā)明的范圍內)。同樣，單一處理器可包括多個核，所有核支持相同的類或者其中不同的核支持不同的類。舉例而言，在具有分離的圖形和通用核的處理器中，圖形核中的期望主要用于圖形和/或科學計算的一個核可僅支持A類，而通用核中的一個或多個可以是具有期望用于通用計算的僅支持B類的無序執(zhí)行和寄存器重命名的高性能通用核。沒有單獨的圖形核的另一處理器可包括支持A類和B類兩者的一個或多個通用有序或無序核。當然，在本發(fā)明的不同實施例中，來自一類的特征也可在其他類中實現。以高級語言撰寫的程序可被輸入(例如，及時編譯或者統(tǒng)計編譯)到各種不同的可執(zhí)行形式，包括:1)具有用于執(zhí)行的目標處理器支持的類的指令的形式；或者2)具有使用所有類的指令的不同組合而編寫的替換例程且具有選擇這些例程以基于由當前正在執(zhí)行代碼的處理器支持的指令而執(zhí)行的控制流代碼的形式。
[0113]示例性專用向量友好指令格式
[0114]圖8是示出根據本發(fā)明的實施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。圖8示出在其指定位置、尺寸、解釋和字段的次序、以及那些字段中的一些字段的值的意義上是專用的專用向量友好指令格式800。專用向量友好指令格式800可用于擴展x86指令集，并且由此一些字段類似于在現有x86指令集及其擴展(例如，AVx)中使用的那些字段或與之相同。該格式保持與具有擴展的現有x86指令集的前綴編碼字段、實操作碼字節(jié)字段、MOD R/M字段、SIB字段、位移字段、以及立即數字段一致。示出來自圖7的字段，來自圖8的字段映射到來自圖7的字段。
[0115]應當理解，雖然出于說明的目的在通用向量友好指令格式700的上下文中參考專用向量友好指令格式800描述了本發(fā)明的實施例，但是本發(fā)明不限于專用向量友好指令格式800，除非另有聲明。例如，通用向量友好指令格式700構想各種字段的各種可能的尺寸，而專用向量友好指令格式800被示為具有專用尺寸的字段。作為具體示例，盡管在專用向量友好指令格式800中數據元素寬度字段764被示為一位字段，但是本發(fā)明不限于此(即，通用向量友好指令格式700構想數據元素寬度字段764的其他尺寸)。
[0116]通用向量友好指令格式700包括以下列出的按照圖8A中示出的順序的如下字段。
[0117]EVEX前綴(字節(jié)0-3) 802 —以四字節(jié)形式進行編碼。
[0118]格式字段740(EVEX字節(jié)0，位[7:0]) —第一字節(jié)(EVEX字節(jié)O)是格式字段740，并且它包含0x62 (在本發(fā)明的一個實施例中用于區(qū)分向量友好指令格式的唯一值)。
[0119]第二-第四字節(jié)(EVEX字節(jié)1-3)包括提供專用能力的多個位字段。
[0120]REX 字段 805 (EVEX 字節(jié) I，位[7-5]) —由 EVEX.R 位字段(EVEX 字節(jié) I，位[7] - R)、EVEX.X 位字段(EVEX 字節(jié) 1，位[6] - X)以及(757BEX 字節(jié) 1，位[5] - B)組成。EVEX.R、EVEX.X和EVEX.B位字段提供與對應VEX位字段相同的功能，并且使用(多個)I補碼的形式進行編碼，即ZMMO被編碼為1111B，ZMM15被編碼為0000B。這些指令的其他字段對如在本領域中已知的寄存器索引的較低三個位(rrr、xxx、以及bbb)進行編碼，由此可通過增加EVEX.R、EVEX.X 以及 EVEX.B 來形成 Rrrr、Xxxx 以及 Bbbb。
[0121]REX’字段710—這是REX’字段710的第一部分，并且是用于對擴展的32個寄存器集合的較高16個或較低16個寄存器進行編碼的EVEX.R’位字段(EVEX字節(jié)1，位[4] -R，)。在本發(fā)明的一個實施例中，該位與以下指示的其他位一起以位反轉的格式存儲以(在公知x86的32位模式下)與實操作碼字節(jié)是62的BOUND指令進行區(qū)分，但是在MOD R/Μ字段(在下文中描述)中不接受MOD字段中的值11 ;本發(fā)明的替換實施例不以反轉的格式存儲該指示的位以及其他指示的位。值I用于對較低16個寄存器進行編碼。換句話說，通過組合EVEX.R’、EVEX.R、以及來自其他字段的其他RRR來形成R’ Rrrr。
[0122]操作碼映射字段815(EVEX字節(jié)1，位[3:0] - _皿)-其內容對隱含的領先操作碼字節(jié)(0F、0F38、或0F3)進行編碼。
[0123]數據元素寬度字段764 (EVEX字節(jié)2，位[7] - W) 一由記號EVEX.W表示。EVEX.W用于定義數據類型(32位數據元素或64位數據元素)的粒度(尺寸)。
[0124]E VEX.vvvv820 (EVEX 字節(jié) 2,位[6:3]_vvvv) — E VEX.vvvv 的作用可包括如下:1)EVEX.vvvv對以反轉((多個)I補碼)的形式指定的第一源寄存器操作數進行編碼且對具有兩個或兩個以上源操作數的指令有效；2)EVEX.vvvv針對特定向量位移對以(多個)I補碼的形式指定的目的地寄存器操作數進行編碼；或者3)EVEX.vvvv不對任何操作數進行編碼，保留該字段，并且應當包含1111b。由此，EVEX.vvvv字段820對以反轉((多個)1補碼)的形式存儲的第一源寄存器指定符的4個低階位進行編碼。取決于該指令，額外不同的EVEX位字段用于將指定符尺寸擴展到32個寄存器。
[0125]EVEX.U768類字段(EVEX字節(jié)2，位[2]-U)—如果EVEX.U = 0，則它指示A類或EVEX.U0,如果 EVEX.U = 1，則它指示 B 類或 EVEX.Ul。
[0126]前綴編碼字段825 (EVEX字節(jié)2，位[1:0]-ρρ) —提供了用于基礎操作字段的附加位。除了對以EVEX前綴格式的傳統(tǒng)SSE指令提供支持以外，這也具有壓縮SMD前綴的益處(EVEX前綴只需要2位，而不是需要字節(jié)來表達SMD前綴)。在一個實施例中，為了支持使用以傳統(tǒng)格式和以EVEX前綴格式的SMD前綴(66H、F2H、F3H)的傳統(tǒng)SSE指令，這些傳統(tǒng)SMD前綴被編碼成SMD前綴編碼字段；并且在運行時在提供給解碼器的PLA之前被擴展成傳統(tǒng)SMD前綴(因此PLA可執(zhí)行傳統(tǒng)和EVEX格式的這些傳統(tǒng)指令，而無需修改)。雖然較新的指令可將EVEX前綴編碼字段的內容直接作為操作碼擴展，但是為了一致性，特定實施例以類似的方式擴展，但允許由這些傳統(tǒng)SIMD前綴指定不同的含義。替換實施例可重新設計PLA以支持2位SMD前綴編碼，并且由此不需要擴展。
[0127]α 字段 752 (EVEX 字節(jié) 3，位[7] - EH,也稱為 EVEX.EH、EVEX.rs、EVEX.RL、EVEX.寫掩碼控制、以及EVEX.N，還被示為具有α) —如先前所述的，該字段是上下文專用的。
[0128]β 字段 754(EVEX 字節(jié) 3，位[6:4]_SSS，也稱為 EVEX.s2_0、EVEX.r2_0、EVEX.rrl,EVEX.LLO、EVEX.LLB，還被示為具有β β β) —如先前所述，該字段是內容專用的。
[0129]REX’字段710—這是REX’字段1210的其余部分，并且是可用于對擴展的32個寄存器集合的較高16個或較低16寄存器進行編碼的EVEX.R’位字段(EVEX字節(jié)3，位
[3]-V’)。該位以位反轉的格式存儲。值I用于對較低16個寄存器進行編碼。換句話說，通過組合 EVEX.V’、EVEX.VVW 來形成 V’ VVVV。
[0130]寫掩碼字段770 (EVEX字節(jié)3，位[2:0]_kkk) —其內容指定寫掩碼寄存器中的寄存器索引，如先前所述。在本發(fā)明的一個實施例中，特定值EVEX.kkk = 000具有暗示沒有寫掩碼用于特定指令(這可以各種方式實現，包括使用硬連線到所有的寫掩碼或者旁路掩碼硬件的硬件來實現)的特別行為。
[0131]實操作碼字段830 (字節(jié)4)還被稱為操作碼字節(jié)。操作碼的一部分在該字段中被指定。
[0132]MOD R/M字段840 (字節(jié)5)包括MOD字段842、Reg字段844、以及R/M字段846。如先前所述的，MOD字段842的內容將存儲器訪問和非存儲器訪問操作區(qū)分開。Reg字段844的作用可被歸結為兩種情形:對目的地寄存器操作數或源寄存器操作數進行編碼；或者被視為操作碼擴展且不用于對任何指令操作數進行編碼。R/M字段846的作用可包括如下:對引用存儲器地址的指令操作數進行編碼；或者對目的地寄存器操作數或源寄存器操作數進行編碼。
[0133]比例、索引、基址(SIB)字節(jié)(字節(jié)6) —如先前所述的，比例字段750的內容用于存儲器地址生成。SIB.xxx854和SIB.bbb856 一先前已經針對寄存器索引Xxxx和Bbbb提及了這些字段的內容。
[0134]位移字段762A (字節(jié)7-10) —當MOD字段842包含10時，字節(jié)7_10是位移字段762A，并且它與傳統(tǒng)32位位移(disp32) —樣地工作，并且以字節(jié)粒度工作。
[0135]位移因數字段762B (字節(jié)7) —當MOD字段842包含OI時，字節(jié)7是位移因數字段762B。該字段的位置與傳統(tǒng)x86指令集8位位移(disp8)的位置相同，它以字節(jié)粒度工作。由于disp8是符號擴展的，因此它可只在-128和127字節(jié)偏移量之間尋址；在64字節(jié)高速緩存線的方面，disp8使用可被設為僅四個真正有用的值-128、-64、0和64的8位；由于常常需要更大的范圍，所以使用disp32 ;然而，disp32需要4個字節(jié)。與disp8和disp32對比，位移因數字段762B是dispS的重新解釋；當使用位移因數字段762B時，通過位移因數字段的內容乘以存儲器操作數訪問的尺寸(N)來確定實際位移。該類型的位移被稱為disp8*N。這減小了平均指令長度(用于位移但具有大得多的范圍的單一字節(jié))。這種壓縮位移基于有效位移是存儲器訪問的粒度的倍數的假設，并且由此地址偏移量的冗余低階位不需要被編碼。換句話說，位移因數字段762B替代傳統(tǒng)x86指令集8位位移。由此，位移因數字段762B以與x86指令集8比特位移相同的方式(因此在ModRM/SIB編碼規(guī)則中沒有變化)進行編碼，唯一的不同在于，dispS超載至disp8*N。換句話說，在編碼規(guī)則或編碼長度中沒有變化，而僅在通過硬件對位移值的解釋中有變化(這需要按存儲器操作數的尺寸按比例縮放位移量以獲得字節(jié)式地址偏移量)。
[0136]立即數字段772如先前所述地操作。
[0137]完整操作碼字段
[0138]圖SB是示出根據本發(fā)明的實施例的構成完整操作碼字段774的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。具體地，完整操作碼字段774包括格式字段740、基礎操作字段742、以及數據元素寬度(W)字段764?；A操作字段742包括前綴編碼字段825、操作碼映射字段815以及實操作碼字段830。
[0139]寄存器索引字段
[0140]圖SC是示出 根據本發(fā)明的一個實施例的構成寄存器索引字段744的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。具體地，寄存器索引字段744包括REX字段805、REX’字段 810、MODR/M.reg 字段 844、MODR/M.r/m 字段 846、VVVV 字段 820、xxx 字段 854 以及bbb 字段 856。
[0141]擴充操作字段
[0142]圖8D是示出根據本發(fā)明的一個實施例的構成擴充操作字段750的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。當類(U)字段768包含O時，它表明EVEX.U0(A類768A)；當它包含I時，它表明EVEX.Ul (B類768B)。當U = O且MOD字段842包含11 (表明無存儲器訪問操作)時，α字段752 (EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為rs字段752A。當rs字段752A包含I (舍入752A.1)時，β字段754 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為舍入控制字段754A。舍入控制字段754A包括一位SAE字段756和兩位舍入操作字段758。當rs字段752A包含O (數據變換752A.2)時，β字段754 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數據變換字段754Β。當U = O且MOD字段842包含00、01或10 (表明存儲器訪問操作)時，α字段752(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為驅逐提示(EH)字段752B且β字段754(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數據操縱字段754C。
[0143]當U = I時，α字段752(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為寫掩碼控制(Z)字段752C。當U = I且MOD字段842包含11 (表明無存儲器訪問操作)時，β字段754的一部分(EVEX字節(jié)3，位[4] - S0)被解釋為RL字段757Α ;當它包含I (舍入757Α.1)時，β字段754的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6_5] - S2^1)被解釋為舍入操作字段759Α，而當RL字段757A包含0(VSIZE757.A2)時，β字段754的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6-5]-S2J被解釋為向量長度字段759B(EVEX字節(jié)3，位[6-5] - L1J。當U= I且MOD字段842包含00、01或10(表明存儲器訪問操作)時，β字段754(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為向量長度字段759B (EVEX字節(jié)3，位[6-5] - L卜0)和廣播字段757B (EVEX字節(jié)3，位[4] - B)。
[0144]示例性寄存器架構
[0145]圖9是根據本發(fā)明的一個實施例的寄存器架構900的框圖。在所示出的實施例中，有32個512位寬的向量寄存器910 ;這些寄存器被引用為zmmO到zmm31。較低的16zmm寄存器的較低階256個位覆蓋在寄存器ymmO-16上。較低的16zmm寄存器的較低階128個位(ymm寄存器的較低階128個位)覆蓋在寄存器xmmO-15上。專用向量友好指令格式800對這些覆蓋的寄存器組操作，如在以下表格中所示的。
[0146]
【權利要求】
1.一種響應于包括第一和第二源向量寄存器操作數、目的地向量寄存器操作數以及操作碼的單個向量打包壓縮和重復指令在計算機處理器中執(zhí)行向量打包壓縮和重復的方法，所述方法包括以下步驟: 執(zhí)行所述向量打包壓縮和重復指令，以基于第二源向量寄存器的相應打包數據元素位置的值，對于第一源向量寄存器的每個打包數據元素位置確定該打包數據元素位置的打包數據元素要被存儲在目的地向量寄存器中多少次； 基于第二源向量寄存器相應數據元素的值的確定，將第一源向量寄存器的打包數據元素位置處的每個打包數據元素以值的次數存儲到目的地向量寄存器中。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述存儲在目的地向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始，且所述打包數據元素被存儲在目的地向量寄存器的連續(xù)打包數據元素位置中。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述執(zhí)行和儲存步驟還包括: 確定第二源向量寄存器的最低有效打包數據元素位置的值； 確定該值是否大于O ; 如果該值大于O， 則以值的次數存儲第一源向量寄存器的打包數據元素的相應打包數據元素位置，其中這些打包數據元素在目的地向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始被連續(xù)存儲；以及 如果該值是O，則確定第二源向量寄存器的接下來的最低有效打包數據元素位置的值； 如果接下來的最低有效數據元素位置的值大于O，則以值的次數存儲第一源向量寄存器的打包數據元素的相應打包數據元素位置，其中這些打包數據元素在目的地向量寄存器的先前未被寫入的最低有效打包數據元素位置處開始被連續(xù)存儲。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括: 重復所述確定和存儲步驟直到第二源向量寄存器的所有打包數據元素位置的值已經被確定且是適當的。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，還包括: 在第一源向量寄存器的所有打包數據元素位置已經被寫入目的地向量寄存器之后，將預設值寫入目的地寄存器的所有未使用的打包數據元素位置。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述預設值是全為I的值。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當目的地向量寄存器的所有打包數據元素位置已經被寫入，但仍存在來自第一源向量寄存器的要寫入目的地向量寄存器的打包數據元素時，提供編程器可見的異常。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述向量寄存器的尺寸均是128位、256位或512位的相同尺寸。
9.一種制品，包括: 具有存儲于其上的指令的出現的有形機器可讀存儲介質，其中所述指令的格式指定第一和第二向量寄存器作為其源操作數并且指定單個向量寄存器作為其目的地，并且其中所述指令格式包括操作碼，該操作碼指令機器響應于單個指令的單次出現導致:基于第二源向量寄存器的相應打包數據元素位置的值，對于第一源向量寄存器的每個打包數據元素位置確定該打包數據元素位置處的打包數據元素要被存儲在目的地向量寄存器中多少次，基于第二源向量寄存器相應數據元素的值的確定，將第一源向量寄存器的打包數據元素位置的每個打包數據元素以值的次數存儲到目的地向量寄存器中。
10.如權利要求9所述的制品，其特征在于，所述存儲在目的地向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始，且所述打包數據元素被存儲在目的地向量寄存器的連續(xù)打包數據元素位置中。
11.如權利要求9所述的制品，其特征在于，還用于: 確定第二源向量寄存器的最低有效打包數據元素位置的值； 確定該值是否大于O ; 如果所述值大于0，則以值的次數存儲第一源向量寄存器的打包數據元素的相應打包數據元素位置，其中這些打包數據元素在目的地向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始被連續(xù)存儲；以及 如果所述值是0，則確定第二源向量寄存器的接下來的最低有效打包數據元素位置的值； 如果接下來的最低有效數據元素位置的值大于0，則以值的次數存儲第一源向量寄存器的打包數據元素的相對打包數據元素位置，其中這些打包數據元素在目的地向量寄存器的先前未被寫入的最低有效打包數據元素位置處開始被連續(xù)存儲。
12.如權利要求9所述的制品，其特征在于，還用于: 重復，直到第二源向量寄存器的所有打包數據元素位置的值已經被確定且是適當的。
13.如權利要求9所述的制品，其特征在于，還用于: 在第一源向量寄存器的所有打包數據元素位置已經被寫入目的地向量寄存器之后，將預設值寫入目的地寄存器的所有未使用的打包數據元素位置。
14.如權利要求9所述的制品，其特征在于，所述預設值是全為I的值。
15.如權利要求9所述的制品，其特征在于，所述向量寄存器的尺寸均是128位、256位或512位的相同尺寸。
16.一種裝置,包括: 硬件解碼器，用于解碼單個向量打包壓縮和重復指令，所述指令包括第一和第二源向量寄存器操作數、目的地向量寄存器操作數和操作碼； 執(zhí)行邏輯，用于基于第二源向量寄存器的相應打包數據元素位置的值，對于第一源向量寄存器的每個打包數據元素位置確定該打包數據元素位置的打包數據元素要被存儲在目的地向量寄存器中多少次，并且基于第二源向量寄存器相應數據元素的值的確定，將第一源向量寄存器的打包數據元素位置的每個打包數據元素以值的次數存儲到目的地向量寄存器中。
17.如權利要求16所述的裝置，其中所述存儲在目的地向量寄存器的最低有效打包數據元素位置處開始，且所述打包數據元素被存儲在目的地向量寄存器的連續(xù)打包數據元素位置中。
18.如權利要求17所述的裝置，其特征在于，所述執(zhí)行邏輯還用于: 重復所述確定和存儲直到第二源向量寄存器的所有打包數據元素位置的值已經被確定且是適當的。
19.如權利要求18所述的裝置，其特征在于，所述執(zhí)行邏輯還用于: 在第一源向量寄存器的所有打包數據元素位置已經被寫入目的地向量寄存器之后，將預設值寫入目的地寄存器的所有未使用的打包數據元素位置。
20.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述向量寄存器的尺寸均是128位、256位或512位的相同 尺寸。
【文檔編號】G06F9/305GK104011648SQ201180075824
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2011年12月23日 優(yōu)先權日:2011年12月23日
【發(fā)明者】E·烏爾德-阿邁德-瓦爾, T·威爾豪姆 申請人:英特爾公司