利用操作數(shù)基礎(chǔ)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和再轉(zhuǎn)換的向量乘法
【專利摘要】描述了一種方法，包括利用半導(dǎo)體芯片的指令執(zhí)行流水線執(zhí)行以下。通過(guò)以下步驟將兩個(gè)向量相乘：接收以第一基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)；將向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)轉(zhuǎn)換成第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)，以形成經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素被乘數(shù)和經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)；通過(guò)流水線的第一執(zhí)行單元將經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素被乘數(shù)與經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)進(jìn)行相乘以形成乘法結(jié)果；在寄存器中將乘法結(jié)果的一部分與以第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的操作數(shù)的在前乘法的結(jié)果的一部分累加；以及將寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成第一基礎(chǔ)系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】利用操作數(shù)基礎(chǔ)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換和再轉(zhuǎn)換的向量乘法 【背景技術(shù)】 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一般地涉及計(jì)算科學(xué)，更具體地涉及用于利用操作數(shù)基礎(chǔ)系統(tǒng)化ase system)轉(zhuǎn)換和再轉(zhuǎn)換的向量乘法的裝置和方法。
[000引【背景技術(shù)】
[0003] 圖1示出了在半導(dǎo)體芯片上用邏輯電路實(shí)現(xiàn)的處理核100的高級(jí)圖。該處理核包 括流水線101。該流水線由各自被設(shè)計(jì)成在完全執(zhí)行程序代碼指令所需的多步驟過(guò)程中執(zhí) 行特定步驟的多個(gè)級(jí)組成。該些級(jí)通常至少包括：1)指令取出和解碼；2)數(shù)據(jù)取出；3)執(zhí) 行；4)寫回。執(zhí)行級(jí)對(duì)由在先前級(jí)（例如在上述步驟1))中所取出和解碼的指令所標(biāo)識(shí)并 在另一先前級(jí)（例如在上述步驟2))中被取出的數(shù)據(jù)執(zhí)行由在先前級(jí)（例如在上述步驟 1))中取出和解碼的指令所標(biāo)識(shí)的特定操作。被操作的數(shù)據(jù)通常是從（通用）寄存器存儲(chǔ) 空間102中取出的。在該操作完成時(shí)所創(chuàng)建的新數(shù)據(jù)通常也被"寫回"寄存器存儲(chǔ)空間（例 如在上述級(jí)4))。
[0004] 與執(zhí)行級(jí)相關(guān)聯(lián)的邏輯電路通常由多個(gè)"執(zhí)行單元"或"功能單元"103_1至103_ N構(gòu)成，該些單元各自被設(shè)計(jì)成執(zhí)行其自身的唯一操作子集（例如，第一功能單元執(zhí)行整數(shù) 數(shù)學(xué)操作，第二功能單元執(zhí)行浮點(diǎn)指令，第H功能單元執(zhí)行從高速緩存/存儲(chǔ)器的加載操 作和/或到高速緩存/存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)操作等等）。由所有該些功能單元執(zhí)行的所有操作的 集合與處理核100所支持的"指令集"相對(duì)應(yīng)。
[0005] 計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中廣泛認(rèn)可兩種類型的處理器架構(gòu)；"標(biāo)量"和"向量"。標(biāo)量處理 器被設(shè)計(jì)成執(zhí)行對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作的指令，而向量處理器被設(shè)計(jì)成執(zhí)行對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)集 進(jìn)行操作的指令。圖2A和2B呈現(xiàn)了展示標(biāo)量處理器與向量處理器之間的基本差異的比較 示例。
[0006] 圖2A示出標(biāo)量AND (與）指令的示例，其中單個(gè)操作數(shù)集A和B -起進(jìn)行"與"運(yùn) 算W產(chǎn)生奇異（或"標(biāo)量"）結(jié)果C(即，AB = C)。相反，圖2B示出向量AND指令的示例，其 中兩個(gè)操作數(shù)集A/B和D/E并行地分別一起進(jìn)行"與"運(yùn)算W同時(shí)產(chǎn)生向量結(jié)果C和F(即， A. AND. B = C W及D. AND. E =巧。根據(jù)術(shù)語(yǔ)學(xué)，"向量"是具有多個(gè)"元素"的數(shù)據(jù)元素。例 女口，向量V = Q，R，S，T，U具有五個(gè)不同的元素；Q、R、S、T和U。示例性向量V的"尺寸"是 5 (因?yàn)樗哂?個(gè)元素）。
[0007] 圖1還示出向量寄存器空間104的存在，該向量寄存器空間104不同于通用寄存 器空間102。具體而言，通用寄存器空間102標(biāo)準(zhǔn)地用于存儲(chǔ)標(biāo)量值。該樣，當(dāng)各執(zhí)行單元中 的任一個(gè)執(zhí)行標(biāo)量操作時(shí)，它們標(biāo)準(zhǔn)地使用從通用寄存器存儲(chǔ)空間102調(diào)用的操作數(shù)（并 將結(jié)果寫回通用寄存器存儲(chǔ)空間102)。相反，當(dāng)各執(zhí)行單元中的任一個(gè)執(zhí)行向量操作時(shí)，它 們標(biāo)準(zhǔn)地使用從向量寄存器空間107調(diào)用的操作數(shù)（并將結(jié)果寫回向量寄存器空間107)。 可類似地分配存儲(chǔ)器的不同區(qū)域W存儲(chǔ)標(biāo)量值和向量值。
[0008] 還應(yīng)注意，存在位于功能單元103_1到103_N的相應(yīng)輸入處的掩碼邏輯104_1到 104_N，W及位于功能單元1〇3_1到103_N的相應(yīng)輸出處的掩碼邏輯105_1到105_N。在各 種實(shí)現(xiàn)中，實(shí)際上僅實(shí)現(xiàn)該些層中的一個(gè)層一不過(guò)該并非嚴(yán)格要求。對(duì)于采用掩碼的任 何指令，輸入掩碼邏輯1〇4_1到104_N和/或輸出掩碼邏輯105_1到105_N可用于控制哪些 元素被該向量指令有效地操作。在此，從掩碼寄存器空間106讀取掩碼向量（例如與從向 量寄存器存儲(chǔ)空間107讀取的輸入數(shù)據(jù)向量一起），并將該掩碼向量呈現(xiàn)給掩碼邏輯104、 105層中的至少一層。
[0009] 在執(zhí)行向量程序代碼的過(guò)程中，每一向量指令無(wú)需要求全數(shù)據(jù)字。例如，一些指令 的輸入向量可能僅僅是8個(gè)元素，其他指令的輸入向量可能是16個(gè)元素，其他指令的輸入 向量可能是32個(gè)元素，等等。因此，掩碼層104/105用于標(biāo)識(shí)完整向量數(shù)據(jù)字中的應(yīng)用于 特定指令的一組元素，W在多個(gè)指令之間實(shí)現(xiàn)不同的向量尺寸。通常，對(duì)于每一向量指令， 掩碼寄存器空間106中所保持的特定掩碼模式被該指令調(diào)出，從掩碼寄存器空間中被取出 并且被提供給掩碼層104/105中的任一者或兩者，啟用"針對(duì)該特定向量操作的正確元 素集合。
[0010] 圖3示出在基礎(chǔ)10系統(tǒng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)"教科書"乘法過(guò)程。如在圖3中看到的，被乘 數(shù)301中的每個(gè)數(shù)字與乘數(shù)302中每個(gè)數(shù)字相乘W形成部分乘積的數(shù)組303。每個(gè)部分乘 積與其相應(yīng)的乘數(shù)數(shù)字的位置對(duì)齊。對(duì)齊的部分積項(xiàng)相加在一起W產(chǎn)生乘法結(jié)果304。
[0011] 注意，存在進(jìn)位項(xiàng)305。不僅在部分乘積項(xiàng)相加而產(chǎn)生最終結(jié)果時(shí)，而且作為確定 每個(gè)部分乘積項(xiàng)本身的一部分，產(chǎn)生進(jìn)位項(xiàng)305_1至305_5。例如，在部分乘積相加期間產(chǎn) 生進(jìn)位項(xiàng)305_1，但是進(jìn)位項(xiàng)305_2至305_4中的每一個(gè)是在確定特定的部分乘積時(shí)生成 的。
[0012] 為了執(zhí)行乘法操作，嵌入在半導(dǎo)體芯片上的處理核本質(zhì)上執(zhí)行與上面討論的乘法 過(guò)程類似的數(shù)學(xué)操作。具體地，生成部分乘積項(xiàng)，并且部分乘積項(xiàng)相加W產(chǎn)生最后結(jié)果。然 而，在向量指令的情況下，進(jìn)位項(xiàng)可能存在問(wèn)題。
[0013] 例如，需要識(shí)別并考慮任何生成進(jìn)位項(xiàng)的任何"特定邏輯電路"可能變得尺寸很 大，因?yàn)閷?duì)于處理器支持的每個(gè)最大向量尺寸元素，可能需要該樣的邏輯電路。處理器的非 向量"整數(shù)"執(zhí)行邏輯可被設(shè)計(jì)成使用特殊"標(biāo)記"和對(duì)應(yīng)的標(biāo)記電路W處理進(jìn)位項(xiàng)。然而， 由于整數(shù)操作本質(zhì)上是標(biāo)量操作，因此僅需要實(shí)現(xiàn)該種電路的一個(gè)實(shí)例。
[0014] 因此，支持整數(shù)和向量指令的處理器的常見處理器設(shè)計(jì)點(diǎn)是為整數(shù)指令而非向量 指令設(shè)計(jì)特殊的標(biāo)記電路（或至少標(biāo)記電路的受限版本用于向量指令）。在沒(méi)有標(biāo)記電路 及其對(duì)進(jìn)位項(xiàng)的相應(yīng)支持的情況下，處理器的向量指令執(zhí)行邏輯的設(shè)計(jì)者面臨通過(guò)一些其 它技術(shù)解決他們的向量乘法指令執(zhí)行邏輯中的進(jìn)位項(xiàng)的困難。
[0015] 附圖簡(jiǎn)述
[0016] 本發(fā)明是通過(guò)示例說(shuō)明的，而不僅局限于各個(gè)附圖的圖示，在附圖中，類似的參考 標(biāo)號(hào)表示類似的元件，其中：
[0017] 圖1 (現(xiàn)有技術(shù)）示出指令處理流水線；
[001引圖（現(xiàn)有技術(shù)）2a和化涉及向量處理；
[0019] 圖3(現(xiàn)有技術(shù)）示出教科書乘法的示例；
[0020] 圖4a示出通過(guò)在大于乘數(shù)和被乘數(shù)數(shù)字尺寸的寄存器空間中累加相加的值來(lái)解 決進(jìn)位項(xiàng)的過(guò)程。
[0021] 圖4b示出圖4a的過(guò)程的示例；
[0022] 圖4c示出用于與圖4b進(jìn)行對(duì)比的教科書乘法的示例；
[0023] 圖4d示出可執(zhí)行圖4b的示例性方法的指令序列；
[0024] 圖4e示出用于將結(jié)果乘法的基礎(chǔ)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成被乘數(shù)和乘數(shù)的原始基礎(chǔ)系統(tǒng)的示 例性過(guò)程；
[002引 圖5a示出用于VMULTA孤LO指令的執(zhí)行單元邏輯電路的實(shí)施例；
[0026] 圖化示出用于VMULTA孤HI指令的執(zhí)行單元邏輯電路的實(shí)施例；
[0027] 圖5c示出整數(shù)乘數(shù)的設(shè)計(jì)再次用于VMULTA孤LO和VMULTA孤HI指令；
[0028] 圖6A例示了示例性AVX指令格式；
[0029] 圖6B示出來(lái)自圖6A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段和基礎(chǔ)操作字段；
[0030] 圖6C示出來(lái)自圖6A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段；
[0031] 圖7A-7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的 框圖；
[003引圖8A-8D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。
[0033] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)的框圖；
[0034] 圖IOA是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性有序流水線W及示例性寄存器重命 名的無(wú)序發(fā)布/執(zhí)行流水線兩者的框圖；
[0035] 圖IOB是示出根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的要包括在處理器中的有序架構(gòu)核的示例 性實(shí)施例和示例性的寄存器重命名的無(wú)序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的框圖；
[0036] 圖IlA-B示出了更具體的示例性有序核架構(gòu)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）；
[0037] 圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可具有超過(guò)一個(gè)的核、可具有集成的存儲(chǔ)器控制 器、并且可具有集成圖形的處理器的框圖；
[003引圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0039] 圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一更具體的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0040] 圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二更具體的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0041] 圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SoC的框圖；
[0042] 圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)比使用軟件指令變換器將源指令集中的二進(jìn)制 指令變換成目標(biāo)指令集中的二進(jìn)制指令的框圖。
[0043] 詳細(xì)描述
[0044] 本說(shuō)明書公開了通過(guò)在寬度比部分乘積項(xiàng)中表達(dá)的數(shù)字大的寄存器中累加相加 的部分乘積項(xiàng)來(lái)執(zhí)行向量乘法的技術(shù)。因?yàn)楹捅粚懭氲捷^大的寄存器，所W在傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中 產(chǎn)生需要利用特定進(jìn)位邏輯處理的"進(jìn)位項(xiàng)"的超過(guò)數(shù)字尺寸的任何求和結(jié)果自然地?cái)U(kuò)展 到附加的寄存器空間。如此，對(duì)于向量乘法操作，不需要實(shí)現(xiàn)通常用于整數(shù)操作的諸如標(biāo)記 邏輯和標(biāo)記處理邏輯之類的特定進(jìn)位邏輯?？稍诰哂心芡耆募拇嫫鞒叽绲臄?shù)字尺寸的 基礎(chǔ)系統(tǒng)中表達(dá)向量乘法技術(shù)的原始被乘數(shù)和乘數(shù)操作數(shù)。如此，可在乘法操作之前進(jìn)行 將輸入操作數(shù)從其原始較高的基礎(chǔ)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成由較小數(shù)字表征的較低基礎(chǔ)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換過(guò) 程。隨后可將乘法的結(jié)果轉(zhuǎn)換會(huì)原始基礎(chǔ)系統(tǒng)。
[0045] 圖4a描述用于執(zhí)行乘法的過(guò)程，該過(guò)程通過(guò)使部分乘積項(xiàng)的和強(qiáng)制累加在比能 得到和序列的最大數(shù)字?jǐn)?shù)量大的寄存器尺寸中。因?yàn)榧拇嫫鞒叽绱笥谇蠛徒Y(jié)果的尺寸，所 W寄存器內(nèi)有"空間"存儲(chǔ)來(lái)自加法的任何進(jìn)位。
[0046] 參照?qǐng)D4a，在乘法之前執(zhí)行轉(zhuǎn)換過(guò)程，401，W將被乘數(shù)和乘數(shù)有效地轉(zhuǎn)換成較低 的基礎(chǔ)系統(tǒng)，W便產(chǎn)生比將存儲(chǔ)由他們確定和的寄存器尺寸小的數(shù)字。
[0047] 然后確定部分乘積項(xiàng)，其相應(yīng)的數(shù)字對(duì)齊并相加成結(jié)果，其中保持結(jié)果中的每個(gè) 數(shù)字的寄存器尺寸大于給定被乘數(shù)和乘數(shù)的相應(yīng)尺寸的情況下可能的最大數(shù)字尺寸，402。 由于結(jié)果中數(shù)字的尺寸可擴(kuò)展超過(guò)源自最初轉(zhuǎn)換401的數(shù)字的尺寸，所W可將部分乘積之 和的最后結(jié)果有效地表達(dá)在與轉(zhuǎn)換過(guò)程401將乘數(shù)和被乘數(shù)轉(zhuǎn)換到的特定基礎(chǔ)系統(tǒng)不同 的基礎(chǔ)系統(tǒng)中。
[0048] 更具體地，可利用基值表達(dá)結(jié)果，該基值在乘數(shù)和被乘數(shù)的原始形式和經(jīng)轉(zhuǎn)換形 式的相應(yīng)基值之間。例如，如果乘數(shù)和被乘數(shù)最初被表達(dá)為基數(shù)（radix)64(即2 64或64位 數(shù)字）且轉(zhuǎn)換過(guò)程401將乘數(shù)和被乘數(shù)轉(zhuǎn)換成基數(shù)52 (即252或52位數(shù)字），則乘法402的 結(jié)果可被表達(dá)為基數(shù)m(即2m或m位數(shù)字），其中64〉m乂2。
[0049] 如此，執(zhí)行另一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程403, W將乘法結(jié)果轉(zhuǎn)換成在最初轉(zhuǎn)換過(guò)程401之前原 始表達(dá)被乘數(shù)和乘數(shù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)。
[0050] 圖4b示出W上剛剛參考圖4a討論的過(guò)程的示例。圖4b的特定示例進(jìn)一步被W 下更詳細(xì)討論的圖4c和4d所支持。圖4b至4d的特定示例涉及一種系統(tǒng)，其中被乘數(shù)和 乘數(shù)最初被表達(dá)為基數(shù)64形式且在最初的轉(zhuǎn)換401中被轉(zhuǎn)換成基數(shù)52形式。本領(lǐng)域的技 術(shù)人員顯而易見的是本文的教示可擴(kuò)展到任何基礎(chǔ)系統(tǒng)。
[0051] 參考圖4b，被乘數(shù)404_1和乘數(shù)405_1各自最初可利用相應(yīng)的向量表示，其中該向 量的每個(gè)元素對(duì)應(yīng)于乘數(shù)或被乘數(shù)的不同64位數(shù)字。
[0052] 再次作為示例，轉(zhuǎn)換過(guò)程406然后轉(zhuǎn)換乘數(shù)和被乘數(shù)，使得她們各自利用52位數(shù) 字404_2和405_2來(lái)表示。在該種情況下，作為轉(zhuǎn)換過(guò)程的一部分，乘數(shù)和被乘數(shù)中的任一 個(gè)或兩者的數(shù)字的數(shù)量（即，向量尺寸）可增加（盡管在轉(zhuǎn)換過(guò)程的任一側(cè)上數(shù)值不變）。 例如，如圖4b所觀察到的，最初的被乘數(shù)404_1被表達(dá)為H元素向量，且最初的乘數(shù)405_1 被表達(dá)為二元素向量。觀察到轉(zhuǎn)換過(guò)程406將被乘數(shù)404_1轉(zhuǎn)換成四元素向量404_2，且將 乘數(shù)405_1轉(zhuǎn)換成H元素向量405_2。
[0053] 此處，注意經(jīng)轉(zhuǎn)換的操作數(shù)404_2、405_2的每個(gè)數(shù)字描述左側(cè)字段0 (例如，左側(cè) 字段407)。該代表性特征旨在描述從原始操作數(shù)404_1、405_1中的64位數(shù)字至經(jīng)轉(zhuǎn)換的操 作數(shù)404_2、405_2中的52位數(shù)字。值得注意的是，用于包含經(jīng)轉(zhuǎn)換的操作數(shù)404_2、405_2 的物理硬件仍"足夠?qū)挶３?4位數(shù)字。因此，每個(gè)經(jīng)轉(zhuǎn)換的52位數(shù)字在左側(cè)附加有12 個(gè)零的字段。換句話說(shuō)，經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量404_2、405_2的每個(gè)元素是包含52位數(shù)字（在其左 側(cè)附加12個(gè)打包零）的64位元素。
[0054] 然后，將W其新的"52位數(shù)字格式"表示的被乘數(shù)和乘數(shù)404_2、405_2進(jìn)行相乘 408。在圖4b的示例中，因?yàn)閮蓚€(gè)52位數(shù)字的乘法可產(chǎn)生104位結(jié)果，且下層硬件僅支持 64位向量元素尺寸，因此將兩種不同的向量指令類型（VPMULADDL0和VPMULADDHI)用于單 獨(dú)提供部分乘積項(xiàng)的"較低階"的52位和部分乘積項(xiàng)的"較高階"的52位。
[00巧]該里，參考圖4c，圖4c示出經(jīng)轉(zhuǎn)換的被乘數(shù)404_2和乘數(shù)405_2的部分乘積的標(biāo) 準(zhǔn)教科書形式。注意，部分乘積項(xiàng)考慮兩個(gè)52位數(shù)字的乘法能得到104位數(shù)字的事實(shí)。因 此，例如，a' O和b' O數(shù)字420的部分乘積消耗兩個(gè)向量元素位置420_1、420_2,（ "HI"和 "LO")每個(gè)位置支持52位和12個(gè)左側(cè)打包零。
[0056] 因此，第一類型的指令（VPMULA孤LO)用于確定部分乘積項(xiàng)420的較低的向量元素 420_1，且第二類型的指令（VPMULADDHI)用于確定部分乘積的較高的向量元素420_2。本 質(zhì)上，VPMULADDL0返回104位結(jié)果a' OX b' 0的較低52位，且VPMULADDHI返回104位結(jié)果 a' OX b' 0的較高52位。可設(shè)計(jì)其它實(shí)施例，其中通過(guò)指令計(jì)算和累加的乘法的較高和較低 部分是除上半部分和下半部分W外的某些東西。
[0057] 返回圖4b，注意部分乘積項(xiàng)的單個(gè)數(shù)字被重新安排，W利用VPMULADD指令的向量 操作和"打包"操作數(shù)W便消耗較少的總指令。盡管如此，當(dāng)與圖4c的教科書相比時(shí)，貫穿 特定數(shù)字（向量元素）位置的和是正確的。例如，圖4b的和421_1將與圖4c的和421_2 相同的部分乘積數(shù)字相加。
[005引為了利用VPMULADD指令的向量操作，注意，可在VPMULADD指令執(zhí)行之前執(zhí)行廣播 指令，W便產(chǎn)生其操作數(shù)中的一個(gè)。圖4d示出圖4b的示例性乘法的指令級(jí)表示。此處，利 用指令430執(zhí)行64位數(shù)字被乘數(shù)和乘數(shù)操作數(shù)404_1、405_1至52位數(shù)字操作數(shù)404_2、 405_2的轉(zhuǎn)換406。由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員易于實(shí)現(xiàn)將數(shù)字從一個(gè)基礎(chǔ)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到另 一個(gè)的數(shù)學(xué)執(zhí)行，所W在本討論中沒(méi)有提供特定指令的示例。
[0059] 在轉(zhuǎn)換后，將新格式化的52位數(shù)字操作數(shù)404_2、405_2存儲(chǔ)在向量寄存器Rl (其 存儲(chǔ)被乘數(shù)501_2)中和向量寄存器R2(其存儲(chǔ)乘數(shù)502_2)中。還形成一向量并將其存儲(chǔ) 在R3中，該向量的尺寸至少等于乘法結(jié)果的最大尺寸且其元素均為0。此處，迭代計(jì)數(shù)i被 設(shè)為i = 0作為初始條件。然后執(zhí)行第一廣播指令（VBR0ADCAST)，其在R2 (即b' 0)中提取 乘數(shù)的最低階元素，并在被乘數(shù)404_2的向量尺寸上復(fù)制它。在該種情況下，被乘數(shù)404_2 具有四個(gè)元素。因此，第一 VBR0ADCAST指令431在R4中返回具有b'O的四個(gè)復(fù)本作為其 四個(gè)最低階向量元素位置的向量。
[0060] 隨后分別執(zhí)行VPMULADDL0指令432和VPMULADDHI指令434,其中每個(gè)指令接受 Rl、R3和R4的內(nèi)容作為其輸入操作數(shù)。在圖4d的特定實(shí)施例中，VPMULA孤LO和VPMULA孤HI 指令是"相乘累加（multiply accumulate)"指令。因此，指令不僅執(zhí)行向量乘法，而且執(zhí)行 向量加法。圖5a示出VPMULADDL0執(zhí)行單元的邏輯設(shè)計(jì)的實(shí)施例，且圖化示出VPMULADDHI 執(zhí)行單元的邏輯設(shè)計(jì)的實(shí)施例。
[0061] 每個(gè)執(zhí)行單元包括乘法器和加法器的陣列，其中陣列內(nèi)的每個(gè)個(gè)體乘法器和加法 器能夠從兩個(gè)輸入向量的相同位置元素操作，但每個(gè)乘法器和加法器從不同的向量元素位 置操作。為了簡(jiǎn)化，圖5a和化僅示出一個(gè)向量元素位置的乘法器501和相應(yīng)加法器502。
[0062] 如圖5a所觀察到的，用于保持給予乘法器501的每個(gè)輸入操作數(shù)的寄存器空間的 尺寸是X位（例如，64位）。然而，該些位中的最大值K(例如，52位）位由乘法器在執(zhí)行 乘法時(shí)使用，其中K<X。注意，用于保持每個(gè)輸入操作數(shù)的寄存器空間可用于保持除當(dāng)前描 述的向量操作W外的向量操作的其它向量的元素，其中寄存器空間的最大寬度X(例如，64 位）可用于輸入操作數(shù)數(shù)據(jù)。該些其它向量操作可由除圖5a和圖化的執(zhí)行邏輯電路W外 的執(zhí)行邏輯電路來(lái)執(zhí)行?？稍谄渲袑?shí)現(xiàn)圖5a和圖化的執(zhí)行邏輯電路的執(zhí)行單元W外的流 水線的執(zhí)行單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)用于執(zhí)行其它向量操作的執(zhí)行邏輯電路。因此，其它執(zhí)行邏輯/執(zhí) 行單元支持具有比圖5a和化的邏輯電路所使用的輸入操作數(shù)的基礎(chǔ)系統(tǒng)高的基礎(chǔ)系統(tǒng)中 表達(dá)的輸入操作數(shù)的向量操作。
[0063] 乘法的真實(shí)結(jié)果的最大尺寸是L = 2K位。如圖5a所觀察到的，用于特定向量元 素位置的VPMULADDL0指令的執(zhí)行邏輯提取乘法結(jié)果的較低Q (例如，52位）位并將該些位 饋送至加法器的一個(gè)輸入。第H輸入操作數(shù)相應(yīng)地被提供給加法器的第二輸入。該里，第 H輸入向量操作數(shù)對(duì)應(yīng)于第H輸入向量操作數(shù)的相應(yīng)元素。
[0064] 在圖5a和化的特定實(shí)施例中，由加法器502執(zhí)行的加法操作的結(jié)果被存儲(chǔ)"回" 提供第H (加法）輸入操作數(shù)的相同寄存器中。因此，在該特定實(shí)施例中，VPMULA孤LO和 VPMULADDHI指令具有一種指令格式，其支持輸入操作數(shù)"源"寄存器和結(jié)果"目的地"寄存 器兩者作為同一寄存器的定義。
[0065] VPMULADDHI指令的執(zhí)行類似于VPMULADDL0指令的執(zhí)行，但乘法結(jié)果的較高Q位被 饋送到乘法器的相應(yīng)加法器。
[0066] 返回圖4d，VPMULADDL0指令432的最初執(zhí)行在R3中提供保持在R4中的b' 0與 a'3至a'0的乘法的較低52位。
[0067] 因此，參考圖4b，部分乘積項(xiàng)440的集合可被看作W下中的任一個(gè)；i) VPMULA孤LO 指令432的相應(yīng)乘法器的輸出或ii)在最初的VPMULADDL0指令432的執(zhí)行完成之后R3的 內(nèi)容。R3的內(nèi)容正式表示在圖4b的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)441中。如在W下的討論中更清楚地，R3相 當(dāng)于在乘法序列的過(guò)程中收集部分乘積項(xiàng)的部分和的累加器。
[0068] 參照?qǐng)D4山然后將R4的內(nèi)容向左移位433 -個(gè)向量元素位置W設(shè)置VPMULADDHI 指令的輸入操作數(shù)的正確對(duì)齊。然后在434執(zhí)行VPMULADDHI指令。圖4b的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)442 示出在最初的VPMULADDHI指令434的執(zhí)行過(guò)程中乘法器輸出結(jié)果。
[0069] VPMULADDHI指令434的加法操作將R3的內(nèi)容（即，先前的VPMULADDL0指令432 的結(jié)果）相加，并將加法的結(jié)果存儲(chǔ)"回"R3。因此，參考圖4b的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)441，R3現(xiàn)在保 持；i)在最低階元素444中的部分乘積項(xiàng)443 ;ii)在第二至最低階元素447中的部分乘積 項(xiàng)445和446的和；iii)在元素450中的部分乘積項(xiàng)448和449的和；iv)在元素453中的 部分乘積項(xiàng)451和452的和。
[0070] 然后對(duì)于每個(gè)接下來(lái)的i，重復(fù)圖4d的指令431至434的指令模式，直到乘法完成 (在i = 3迭代完成后）。隨著每次迭代的每次完成（即，每個(gè)VPMULADDHI指令的完成）， 在R3中累加求和的對(duì)齊部分乘積。
[0071] 注意，在R3內(nèi)的求和和相應(yīng)累加期間，R3的元素中的任一個(gè)的數(shù)字尺寸可能超過(guò) 52位。因?yàn)樵谠撌纠欣弥С?4位元素尺寸的向量的硬件實(shí)現(xiàn)R3,因此在R3的每個(gè)元 素中有足夠的空間容納數(shù)字尺寸的擴(kuò)展。
[0072] 最后，因?yàn)镽3中累加的值的數(shù)字尺寸在乘法完成后已經(jīng)擴(kuò)展到大于52的值，所W 在乘法完成后R3中表示的基礎(chǔ)系統(tǒng)可能不再是基數(shù)52。因此，執(zhí)行從R3的結(jié)果基礎(chǔ)系統(tǒng) 向原始基數(shù)64的轉(zhuǎn)換435。
[0073] 圖4e示出用于將乘法結(jié)果轉(zhuǎn)換成被乘數(shù)和乘數(shù)的原始基礎(chǔ)系統(tǒng)的流程的示例。 根據(jù)圖4e的過(guò)程，假設(shè)被乘數(shù)和乘數(shù)的原始基礎(chǔ)系統(tǒng)是基數(shù)M系統(tǒng)（即，2M或M個(gè)數(shù)字）。 在W上參考圖4b和4d討論的示例中，M = 64。根據(jù)圖4e的過(guò)程，標(biāo)識(shí)乘法結(jié)果中的數(shù)字 的最大數(shù)字尺寸，460。在實(shí)施例中，該通過(guò)標(biāo)識(shí)乘法結(jié)果中的所有數(shù)字的最高有效位"1"的 位位置來(lái)執(zhí)行。如圖4所觀察到的，最大數(shù)字尺寸被保持為變量K。因此，例如，如果圖4b 和4d的示例的乘法結(jié)果中的數(shù)字中的最高有效位位于第55位位置，則K = 55。
[0074] 變量TEMP被設(shè)置為值0,作為初始條件461。將TEMP的值加到乘法結(jié)果中的下一 最低階數(shù)字的值（對(duì)于最初迭代，其對(duì)應(yīng)于乘法結(jié)果中的最低階數(shù)字），462。TEMP的值然 后被除W 2M，且余數(shù)保持在變量V中，463。V的值被保留/識(shí)別為原始（2M)基礎(chǔ)系統(tǒng)的下 一最低階數(shù)字（對(duì)于最初的迭代，它再次對(duì)應(yīng)于乘法結(jié)果中的最低階數(shù)字），464。然后，再 次計(jì)算TEMP的值作為TEMP/(2M)，465,并且對(duì)于乘法結(jié)果中的每個(gè)接下來(lái)的數(shù)字迭代地重 復(fù)該過(guò)程，直到已經(jīng)處理乘法結(jié)果中的每個(gè)數(shù)字。
[00巧]參考圖5a和化，需要指出；所描述的源目的地（SourceDest)、源1和源2寄存器 中的任一個(gè)可W是；i)處理核的向量寄存器空間中的寄存器；ii)向執(zhí)行單元預(yù)先設(shè)定操 作數(shù)的指令流水線的操作數(shù)獲取級(jí)內(nèi)的寄存器；或iii)執(zhí)行單元的"前端"處的寄存器（例 女口，其從指令執(zhí)行流水線的指令獲取級(jí)接收輸入操作數(shù)）。
[0076] 圖5c示出圖5a和化的執(zhí)行單元的乘法器501的設(shè)計(jì)可與處理核的指令執(zhí)行流 水線550的整數(shù)（與向量不同）執(zhí)行單元內(nèi)的乘法器的設(shè)計(jì)基本相同，否則等同于該設(shè)計(jì)。 在該里，如本領(lǐng)域所已知的，可按浮點(diǎn)格式執(zhí)行整數(shù)處理。根據(jù)一種常見的方法，浮點(diǎn)格式 的尾數(shù)是53位。因此，為了支持整數(shù)浮點(diǎn)乘法操作，在指令執(zhí)行流水線550中存在整數(shù)執(zhí) 行單元551，該整數(shù)執(zhí)行單元禪合到整數(shù)寄存器空間552或W其他方式接收來(lái)自整數(shù)寄存 器空間552的操作數(shù)并且包含53位乘53位乘法器553。
[0077] 在一實(shí)施例中，整數(shù)乘法器553的相同（或基本相同）設(shè)計(jì)被"移植"和"重新用 在"支持W上詳細(xì)討論的改進(jìn)的向量乘法的執(zhí)行單元554、555中。因此，相同/基本相同的 乘法器設(shè)計(jì)的多個(gè)實(shí)例不僅有效地禪合到指令執(zhí)行流水線550的整數(shù)寄存器空間552,而 且禪合于指令執(zhí)行流水線550的向量寄存器空間556。具體地，注意；整數(shù)乘法器支持的數(shù) 字尺寸可大于或等于與向量乘法的被乘數(shù)和乘數(shù)的數(shù)字從其原始基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)向下轉(zhuǎn)換 到的較低基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的位數(shù)。
[0078] 預(yù)期所附的技術(shù)和方法在嵌入在加密過(guò)程中時(shí)尤其有用，該加密過(guò)程包括公鑰加 密過(guò)程，諸如RSA、DSA、GF (P)、GF (p*q)、GF (n))、GF (P)上的ECC或DH密鑰交換過(guò)程。
[0079] VPMULADDHI和VPMULADDL0指令的指令格式能W各種方式實(shí)現(xiàn)。本質(zhì)上， VPMULADDHI和VPMULADDL0指令中的每一個(gè)可被視為將K位元素相乘但W X位元素累加K 位元素的結(jié)果乘積的向量指令，其中X〉K。在各實(shí)施例中，可按指令格式指定X和K。例如， 可在指令格式的任何操作碼信息和/或指令格式的立即數(shù)操作數(shù)信息中有效地指定X和 K ( W及HI或LO乘積部分是否被累加）。W下的討論涉及一些特定的向量指令格式實(shí)施例。 該里，X和K( W及HI或LO部分是否被累加）可有效地編碼成W下討論的任何適當(dāng)?shù)男畔?字段，包括但不限于任何操作碼和/或立即數(shù)操作數(shù)信息。
[0080] 圖6A示出示例性AVX指令格式，包括VEX前綴602、實(shí)操作碼字段630、MoD R/M字 節(jié)640、SIB字節(jié)650、位移字段662 W及IMM8672。圖她示出來(lái)自圖6A的哪些字段構(gòu)成完 整操作碼字段674和基礎(chǔ)操作字段642。圖6C示出來(lái)自圖6A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引 字段644。
[0081] VEX前綴（字節(jié)0-2)602 WH字節(jié)形式進(jìn)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H字節(jié)（VEX字節(jié)1-2)包括提供專用能力的多個(gè)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]-幻W及VEX. B位字段（VEX字節(jié)1，位[引-B)組成。該些指令的其他字段對(duì) 如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低H個(gè)位（rrr、XXX W及化b)進(jìn)行編碼，由此可通過(guò) 增加VEX. R、VEX. X W及VEX. B來(lái)形成化rr、Xxxx W及化化。操作碼映射字段615 (VEX字節(jié) 1，位[4:0] -mmmmm)包括對(duì)隱含的前導(dǎo)操作碼字節(jié)進(jìn)行編碼的內(nèi)容。W字段664(VEX字節(jié) 2,位[7] -W)由記號(hào)VEX. W表示，并且提供取決于該指令而不同的功能。VEX. VVVV 620 (VEX 字節(jié)2,位[6:3]-vvvv)的作用可包括如下；I) VEX. VVVV編碼第一源寄存器操作數(shù)且對(duì)具有 兩個(gè)或兩個(gè)W上源操作數(shù)的指令有效，第一源寄存器操作數(shù)W反轉(zhuǎn)（1補(bǔ)碼）形式被指定； 2) VEX. VVVV編碼目的地寄存器操作數(shù)，目的地寄存器操作數(shù)針對(duì)特定向量位移W 1補(bǔ)碼的 形式被指定；或者3) VEX. VVVV不編碼任何操作數(shù)，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含111化。如果 VEX. L 668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]-PP)提供了用于基礎(chǔ)操作字段 的附加位。
[0082] 實(shí)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指 定。
[0083] 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])、 W及R/M字段646 (位巧-0])。Reg字段644的作用可包括如下；對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或 源寄存器操作數(shù)巧rrr中的rrr)進(jìn)行編碼；或者被視為操作碼擴(kuò)展且不用于對(duì)任何指令操 作數(shù)進(jìn)行編碼。R/M字段646的作用可包括如下；對(duì)引用存儲(chǔ)器地址的指令操作數(shù)進(jìn)行編 碼；或者對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼。
[0084] 比例、索引、基址（SIB)-比例字段650(字節(jié)5)的內(nèi)容包括用于存儲(chǔ)器地址生 成的SS652(位[7-6])。先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和化化參考了 SIB. XXX 654(位 [5-3])和SIB.化b 656(位巧-0])的內(nèi)容。
[0085] 位移字段662和立即數(shù)字段（IMM8) 672包含地址數(shù)據(jù)。
[0086] 通用向量友好指令格式
[0087] 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(guò)向量友好指令格式支持向量和標(biāo)量運(yùn)算兩者的實(shí)施例，但 是替代實(shí)施例僅使用通過(guò)向量友好指令格式的向量運(yùn)算。
[0088] 圖7A-7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(jù)本發(fā)明的實(shí)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(jù)本發(fā)明的實(shí)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(duì)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(wú)存儲(chǔ)器 訪問(wèn)705的指令模板和存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板。在向量友好指令格式的上下文中的術(shù) 語(yǔ)"通用"指不束縛于任何專用指令集的指令格式。
[0089] 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(shù)長(zhǎng)度（或尺寸）與32 位（4字節(jié)）或64位巧字節(jié)）數(shù)據(jù)元素寬度（或尺寸）（并且由此，64字節(jié)向量由16雙字 尺寸的元素或者替代地8四字尺寸的元素組成）、64字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度（或尺寸）與16 位（2字節(jié)）或8位（1字節(jié)）數(shù)據(jù)元素寬度（或尺寸）、32字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度（或尺寸） 與32位（4字節(jié)）、64位巧字節(jié)）、16位（2字節(jié)）、或8位（1字節(jié)）數(shù)據(jù)元素寬度（或尺 寸）、W及16字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度（或尺寸）與32位（4字節(jié)）、64位巧字節(jié)）、16位（2 字節(jié)）、或8位（1字節(jié)）數(shù)據(jù)元素寬度（或尺寸）的本發(fā)明的實(shí)施例，但是替代實(shí)施例可支 持更大、更小、和/或不同的向量操作數(shù)尺寸（例如，256字節(jié)向量操作數(shù)）與更大、更小或 不同的數(shù)據(jù)元素寬度（例如，128位（16字節(jié)）數(shù)據(jù)元素寬度）。
[0090] 圖7A中的A類指令模板包括；1)在無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)705的指令模板內(nèi)，示出無(wú)存儲(chǔ) 器訪問(wèn)的完全舍入控制型操作710的指令模板、W及無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)變換型操作715 的指令模板；W及2)在存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問(wèn)的時(shí)效性725的指 令模板和存儲(chǔ)器訪問(wèn)的非時(shí)效性730的指令模板。圖7B中的B類指令模板包括；1)在無(wú)存 儲(chǔ)器訪問(wèn)705的指令模板內(nèi)，示出無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作712 的指令模板W及無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的寫掩碼控制的VSize型操作717的指令模板；W及2)在存 儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問(wèn)的寫掩碼控制727的指令模板。
[0091] 通用向量友好指令格式700包括W下列出的按照在圖7A-7B中示出的順序的如下 子段。
[009引結(jié)合W上圖4a、4b、4c、4d和5a、5b、5c的討論，在實(shí)施例中，參考下文在圖7A-B和 8中提供的格式細(xì)節(jié)，可利用非存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令類型705或存儲(chǔ)器訪問(wèn)指令類型720。可在 W下描述的寄存器地址字段744中標(biāo)識(shí)讀取掩碼、輸入向量操作數(shù)和目的地的地址。在另 一個(gè)實(shí)施例中，在寫掩碼字段770中指定寫掩碼。
[0093] 格式字段740 -該字段中的特定值（指令格式標(biāo)識(shí)符值）唯一地標(biāo)識(shí)向量友好指 令格式，并且由此標(biāo)識(shí)指令在指令流中W向量友好指令格式出現(xiàn)。由此，該字段對(duì)于僅具有 通用向量友好指令格式的指令集是不需要的，在該個(gè)意義上該字段是任選的。
[0094] 基礎(chǔ)操作字段742 -其內(nèi)容區(qū)分不同的基礎(chǔ)操作。
[0095] 寄存器索引字段744-其內(nèi)容直接或者通過(guò)地址生成來(lái)指定源或目的地操作數(shù)在 寄存器中或者在存儲(chǔ)器中的位置。該些字段包括足夠數(shù)量的位W從PxQ(例如，32x512、 16xl28、32xl024、64xl024)個(gè)寄存器組選擇N個(gè)寄存器。盡管在一個(gè)實(shí)施例中N可高達(dá)H個(gè) 源和一個(gè)目的地寄存器，但是替代實(shí)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(dá)兩個(gè)源，其中該些源中的一個(gè)源還用作目的地，可支持高達(dá)H個(gè)源，其中該些源 中的一個(gè)源還用作目的地，可支持高達(dá)兩個(gè)源和一個(gè)目的地）。
[0096] 修飾符（modifier)字段746 -其內(nèi)容將指定存儲(chǔ)器訪問(wèn)的W通用向量指令格式出 現(xiàn)的指令與不指定存儲(chǔ)器訪問(wèn)的W通用向量指令格式出現(xiàn)的指令區(qū)分開；即在無(wú)存儲(chǔ)器訪 問(wèn)705的指令模板與存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板之間進(jìn)行區(qū)分。存儲(chǔ)器訪問(wèn)操作讀取和/ 或?qū)懭氲酱鎯?chǔ)器層次（在一些情況下，使用寄存器中的值來(lái)指定源和/或目的地地址），而 非存儲(chǔ)器訪問(wèn)操作不該樣（例如，源和/或目的地是寄存器）。盡管在一個(gè)實(shí)施例中，該字 段還在H種不同的方式之間選擇W執(zhí)行存儲(chǔ)器地址計(jì)算，但是替代實(shí)施例可支持更多、更 少或不同的方式來(lái)執(zhí)行存儲(chǔ)器地址計(jì)算。
[0097] 擴(kuò)充操作字段750 -其內(nèi)容區(qū)分除基礎(chǔ)操作W外還要執(zhí)行各種不同操作中的哪 一個(gè)操作。該字段是針對(duì)上下文的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該字段被分成類字段768、 a字段752、W及目字段754。擴(kuò)充操作字段750允許在單一指令而非2、3或4個(gè)指令中 執(zhí)行多組共同的操作。
[0098] 比例字段760 -其內(nèi)容允許用于存儲(chǔ)器地址生成（例如，用于使用索引+ 基址的地址生成）的索引字段的內(nèi)容的按比例縮放。
[0099] 位移字段762A -其內(nèi)容用作存儲(chǔ)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）。
[0100] 位移因數(shù)字段762B (注意，位移字段762A直接在位移因數(shù)字段762B上的并置指 示使用一個(gè)或另一個(gè)）一其內(nèi)容用作地址生成的一部分，它指定通過(guò)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的尺寸 (腳按比例縮放的位移因數(shù)，其中N是存儲(chǔ)器訪問(wèn)中的字節(jié)數(shù)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）。忽略兀余的低階位，并且因此將位移因數(shù)字段 的內(nèi)容乘W存儲(chǔ)器操作數(shù)總尺寸（腳W生成在計(jì)算有效地址中使用的最終位移。N的值由 處理器硬件在運(yùn)行時(shí)基于完整操作碼字段774 (稍后在本文中描述）和數(shù)據(jù)操縱字段754C 確定。位移字段762A和位移因數(shù)字段762B可W不用于無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)705的指令模板和/ 或不同的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)兩者中的僅一個(gè)或不實(shí)現(xiàn)兩者中的任一個(gè)，在該個(gè)意義上位移字段 762A和位移因數(shù)字段762B是任選的。
[0101] 數(shù)據(jù)元素寬度字段764 -其內(nèi)容區(qū)分使用多個(gè)數(shù)據(jù)元素寬度中的哪一個(gè)（在一些 實(shí)施例中用于所有指令，在其他實(shí)施例中只用于一些指令）。如果支持僅一個(gè)數(shù)據(jù)元素寬度 和/或使用操作碼的某一方面來(lái)支持?jǐn)?shù)據(jù)元素寬度，則該字段是不需要的，在該個(gè)意義上 該字段是任選的。
[0102] 寫掩碼字段770 -其內(nèi)容在每一數(shù)據(jù)元素位置的基礎(chǔ)上控制目的地向量操作數(shù) 中的數(shù)據(jù)元素位置是否反映基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作的結(jié)果。A類指令模板支持合并-寫掩碼 操作，而B類指令模板支持合并寫掩碼操作和歸零寫掩碼操作兩者。當(dāng)合并時(shí)，向量掩碼允 許在執(zhí)行任何操作期間保護(hù)目的地中的任何元素集免于更新（由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指 定）；在另一實(shí)施例中，保持其中對(duì)應(yīng)掩碼位具有0的目的地的每一元素的舊值。相反，當(dāng) 歸零時(shí)，向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作期間使目的地中的任何元素集歸零（由基礎(chǔ)操作和 擴(kuò)充操作指定）；在一個(gè)實(shí)施例中，目的地的元素在對(duì)應(yīng)掩碼位具有0值時(shí)被設(shè)為0。該功 能的子集是控制執(zhí)行的操作的向量長(zhǎng)度的能力（即，從第一個(gè)到最后一個(gè)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， 該包括加載、存儲(chǔ)、算術(shù)、邏輯等。盡管描述了其中寫掩碼字段770的內(nèi)容選擇了多個(gè)寫掩 碼寄存器中的包含要使用的寫掩碼的一個(gè)寫掩碼寄存器（并且由此寫掩碼字段770的內(nèi)容 間接地標(biāo)識(shí)了要執(zhí)行的掩碼操作）的本發(fā)明的實(shí)施例，但是替代實(shí)施例相反或另外允許掩 碼寫字段770的內(nèi)容直接地指定要執(zhí)行的掩碼操作。
[0103] 立即數(shù)字段772 -其內(nèi)容允許對(duì)立即數(shù)的指定。該字段在實(shí)現(xiàn)不支持立即數(shù)的通 用向量友好格式中不存在且在不使用立即數(shù)的指令中不存在，在該個(gè)意義上該字段是任選 的。
[0104] 類字段768 -其內(nèi)容在不同類的指令之間進(jìn)行區(qū)分。參考圖7A-B，該字段的內(nèi)容 在A類和B類指令之間進(jìn)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)。
[0105] A類指令模板
[0106] 在A類非存儲(chǔ)器訪問(wèn)705的指令模板的情況下，a字段752被解釋為其內(nèi)容區(qū)分 要執(zhí)行不同擴(kuò)充操作類型中的哪一種（例如，針對(duì)無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的舍入型操作710和無(wú)存 儲(chǔ)器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板分別指定舍入752A. 1和數(shù)據(jù)變換752A. 2)的 RS字段752A，而目字段754區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)705 指令模板中，比例字段760、位移字段762A W及位移比例字段762B不存在。
[0107] 無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的指令模板一完全舍入控制型操作
[010引在無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的完全舍入控制型操作710的指令模板中，目字段754被解釋為 其內(nèi)容提供靜態(tài)舍入的舍入控制字段754A。盡管在本發(fā)明的所述實(shí)施例中舍入控制字段 754A包括抑制所有浮點(diǎn)異常（SA巧字段756和舍入操作控制字段758,但是替代實(shí)施例可 支持、可將該些概念兩者都編碼成相同的字段或者僅具有該些概念/字段中的一個(gè)或另一 個(gè)（例如，可僅有舍入操作控制字段758)。
[0109] SAE字段756 -其內(nèi)容區(qū)分是否停用異常事件報(bào)告；當(dāng)SAE字段756的內(nèi)容指示 啟用抑制時(shí)，給定指令不報(bào)告任何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不喚起任何浮點(diǎn)異常處理程序。
[0110] 舍入操作控制字段758 -其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(gè)（例如，向上 舍入、向下舍入、向零舍入、W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(chǔ)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(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段750的內(nèi)容優(yōu)先于該寄存器值。
[0111] 無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的指令模板一數(shù)據(jù)變換型操作
[0112] 在無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板中，目字段754被解釋為數(shù)據(jù) 變換字段754B，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)變換中的哪一個(gè)（例如，無(wú)數(shù)據(jù)變換、混合、廣 播）。
[0113] 在A類存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板的情況下，a字段752被解釋為驅(qū)逐提示字段 752B，其內(nèi)容區(qū)分要使用驅(qū)逐提示中的哪一個(gè)（在圖7A中，對(duì)于存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí)效性725的 指令模板和存儲(chǔ)器訪問(wèn)非時(shí)效性730的指令模板分別指定時(shí)效性的752B. 1和非時(shí)效性的 752B. 2)，而目字段754被解釋為數(shù)據(jù)操縱字段754C，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)操縱操作 (也稱為基元（primitive))中的哪一個(gè)（例如，無(wú)操縱、廣播、源的向上轉(zhuǎn)換、W及目的地的 向下轉(zhuǎn)換）。存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板包括比例字段760、W及任選的位移字段762A或 位移比例字段762B。
[0114] 向量存儲(chǔ)器指令使用轉(zhuǎn)換支持來(lái)執(zhí)行來(lái)自存儲(chǔ)器的向量加載并將向量存儲(chǔ)到存 儲(chǔ)器。如同尋常的向量指令，向量存儲(chǔ)器指令W數(shù)據(jù)元素式的方式與存儲(chǔ)器來(lái)回傳輸數(shù)據(jù)， 其中實(shí)際傳輸?shù)脑赜蛇x為寫掩碼的向量掩碼的內(nèi)容規(guī)定。
[0115] 存儲(chǔ)器訪問(wèn)的指令模板一時(shí)效性的
[0116] 時(shí)效性的數(shù)據(jù)是可能足夠快地重新使用W從高速緩存受益的數(shù)據(jù)。然而，該是提 示，且不同的處理器可W不同的方式實(shí)現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0117] 存儲(chǔ)器訪問(wèn)的指令模板一非時(shí)效性的
[0118] 非時(shí)效性的數(shù)據(jù)是不可能足夠快地重新使用W從第一級(jí)高速緩存中的高速緩存 受益且應(yīng)當(dāng)被給予驅(qū)逐優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)。然而，該是提示，且不同的處理器可W不同的方式實(shí) 現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0119] B類指令模板
[0120] 在B類指令模板的情況下，a字段752被解釋為寫掩碼控制狂）字段752C，其內(nèi) 容區(qū)分由寫掩碼字段770控制的寫掩碼操作應(yīng)當(dāng)是合并還是歸零。
[0121] 在B類非存儲(chǔ)器訪問(wèn)705的指令模板的情況下，目字段754的一部分被解釋為化 字段757A，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行不同擴(kuò)充操作類型中的哪一種（例如，針對(duì)無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的 寫掩碼控制部分舍入控制類型操作712的指令模板和無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的寫掩碼控制VSIZE型 操作717的指令模板分別指定舍入757A. 1和向量長(zhǎng)度（VSIZE)757A. 2)，而目字段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(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)705指令模板中，比例 字段760、位移字段762A W及位移比例字段762B不存在。
[0122] 在無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作710的指令模板中，目字段 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(bào)告（給定指令不報(bào)告任 何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不喚起任何浮點(diǎn)異常處理程序）。
[0123] 舍入操作控制字段759A -只作為舍入操作控制字段758,其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍 入操作中的哪一個(gè)（例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、W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(chǔ)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(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段750的內(nèi)容優(yōu)先于該寄存 器值。
[0124] 在無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板中，目字段754的其 余部分被解釋為向量長(zhǎng)度字段759B，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)向量長(zhǎng)度中的哪一個(gè)（例 如，128字節(jié)、256字節(jié)、或512字節(jié)）。
[0125] 在B類存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板的情況下，目字段754的一部分被解釋為廣播 字段757B，其內(nèi)容區(qū)分是否要執(zhí)行廣播型數(shù)據(jù)操縱操作，而目字段754的其余部分被解釋 為向量長(zhǎng)度字段759B。存儲(chǔ)器訪問(wèn)720的指令模板包括比例字段760、W及任選的位移字 段762A或位移比例字段762B。
[0126] 針對(duì)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(chǔ)操作字段742 W及數(shù)據(jù)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 有該些字段的一個(gè)實(shí)施例，但是在不支持所有該些字段的實(shí)施例中，完整操作碼字段774 包括少于所有的該些字段。完整操作碼字段774提供操作碼（opcode)。
[0127] 擴(kuò)充操作字段750、數(shù)據(jù)元素寬度字段764 W及寫掩碼字段770允許在每一指令的 基礎(chǔ)上W通用向量友好指令格式指定該些特征。
[012引寫掩碼字段和數(shù)據(jù)元素寬度字段的組合創(chuàng)建各種類型的指令，因?yàn)樵撔┲噶钤试S 基于不同的數(shù)據(jù)元素寬度應(yīng)用該掩碼。
[0129] 在A類和B類內(nèi)出現(xiàn)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(shí)施例中，不同處理器或者處理器內(nèi)的不同核可支持僅A類、僅B類、或者可支持兩類。舉 例而言，旨在用于通用計(jì)算的高性能通用無(wú)序核可僅支持B類，旨在主要用于圖形和/或科 學(xué)（吞吐量）計(jì)算的核可僅支持A類，并且旨在用于兩者的核可支持兩者（當(dāng)然，具有來(lái)自 兩類的模板和指令的一些混合、但是并非來(lái)自兩類的所有模板和指令的核在本發(fā)明的范圍 內(nèi)）。同樣，單一處理器可包括多個(gè)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，在具有單獨(dú)的圖形和通用核的處理器中，圖形核中的旨在主要用于圖形和/ 或科學(xué)計(jì)算的一個(gè)核可僅支持A類，而通用核中的一個(gè)或多個(gè)可W是具有旨在用于通用計(jì) 算的僅支持B類的無(wú)序執(zhí)行和寄存器重命名的高性能通用核。不具有單獨(dú)的圖形核的另一 處理器可包括既支持A類又支持B類的一個(gè)或多個(gè)通用有序或無(wú)序核。當(dāng)然，在本發(fā)明的不 同實(shí)施例中，來(lái)自一類的特征也可在其他類中實(shí)現(xiàn)?？墒筗高級(jí)語(yǔ)言撰寫的程序成為（例 女口，及時(shí)編譯或者統(tǒng)計(jì)編譯）各種不同的可執(zhí)行形式，包括：1)僅具有用于執(zhí)行的目標(biāo)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代例程 且具有選擇該些例程W基于由當(dāng)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。
[0130] 示例性專用向量友好指令格式
[0131] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。圖8示 出專用向量友好指令格式800,其指定位置、尺寸、解釋和字段的次序、W及那些字段中的一 些字段的值，在該個(gè)意義上向量友好指令格式800是專用的。專用向量友好指令格式800可 用于擴(kuò)展X86指令集，并且由此一些字段類似于在現(xiàn)有X86指令集及其擴(kuò)展（例如，AV幻中 使用的那些字段或與之相同。該格式保持與具有擴(kuò)展的現(xiàn)有X86指令集的前綴編碼字段、 實(shí)操作碼字節(jié)字段、MOD R/M字段、SIB字段、位移字段、W及立即數(shù)字段一致。示出來(lái)自圖 7的字段，來(lái)自圖8的字段映射到來(lái)自圖7的字段。
[0132] 應(yīng)當(dāng)理解，雖然出于說(shuō)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(shí)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(gòu)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被示為具有特定尺寸的字段。作為具體示例，盡管在專用向 量友好指令格式800中數(shù)據(jù)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(gòu)想數(shù)據(jù)元素寬度字段764的其他尺寸）。
[0133] 通用向量友好指令格式700包括W下列出的按照?qǐng)D8A中示出的順序的如下字段。
[0134] EVEX前綴（字節(jié)0-3)802 -W四字節(jié)形式進(jìn)行編碼。
[0135] 格式字段740 (EVEX字節(jié)0,位[7:0])-第一字節(jié)巧VEX字節(jié)0)是格式字段740， 并且它包含0x62 (在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于區(qū)分向量友好指令格式的唯一值）。
[0136] 第二一第四字節(jié)巧VEX字節(jié)1-3)包括提供專用能力的多個(gè)位字段。
[0137] REX字段805 (EVEX字節(jié)1，位[7-5])_由EVEX. R位字段巧VEX字節(jié)1，位[7]-時(shí)、 EVEX. X位字段巧VEX字節(jié)1，位[6]-幻W及（757BEX字節(jié)1，位[引-B)組成。EVEX. R、 EVEX. X和EVEX. B位字段提供與對(duì)應(yīng)VEX位字段相同的功能，并且使用1補(bǔ)碼的形式進(jìn)行編 碼，即ZMMO被編碼為1111B，ZMM15被編碼為0000B。該些指令的其他字段對(duì)如在本領(lǐng)域中 已知的寄存器索引的較低H個(gè)位（rrr、XXX、W及化b)進(jìn)行編碼，由此可通過(guò)增加EVEX. R、 EVEX. X W及EVEX. B來(lái)形成化rr、Xxxx W及化化。
[0138] REX'字段710-該是REX'字段710的第一部分，并且是用于對(duì)擴(kuò)展的32個(gè)寄存器 集合的較高16個(gè)或較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼的EVEX. R'位字段巧VEX字節(jié)1，位[4] - R')。 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該位與W下指示的其他位一起W位反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)W (在公知 x86的32位模式下）與實(shí)操作碼字節(jié)是62的BOUND指令進(jìn)行區(qū)分，但是在MOD R/M字段 (在下文中描述）中不接受MOD字段中的值11 ;本發(fā)明的替代實(shí)施例不W反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ) 該指示的位W及其他指示的位。值1用于對(duì)較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼。換句話說(shuō)，通過(guò)組 合EVEX. R'、EVEX. R、W及來(lái)自其他字段的其他RRR來(lái)形成R'化rr。
[0139] 操作碼映射字段815(EVEX字節(jié)1，位巧:0] -mmmm)-其內(nèi)容對(duì)隱含的前導(dǎo)操作碼 字節(jié)（0F、0F 38、或OF 3)進(jìn)行編碼。
[0140] 數(shù)據(jù)元素寬度字段764 (EVEX字節(jié)2,位[7] -W)-由記號(hào)EVEX. W表示。EVEX. W 用于定義數(shù)據(jù)類型（32位數(shù)據(jù)元素或64位數(shù)據(jù)元素）的粒度（尺寸）。
[0141] EVEX. VVVV 820 巧VEX字節(jié) 2,位[6:3]-vvvv) -EVEX. VVVV 的作用可包括如下；1) EVEX. VVVV編碼第一源寄存器操作數(shù)且對(duì)具有兩個(gè)或兩個(gè)W上源操作數(shù)的指令有效，第一 源寄存器操作數(shù)W反轉(zhuǎn)（1補(bǔ)碼）的形式被指定；2化VEX. VVVV編碼目的地寄存器操作數(shù)， 目的地寄存器操作數(shù)針對(duì)特定向量位移W 1補(bǔ)碼的形式被指定；或者3化VEX. VVVV不編碼 任何操作數(shù)，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含imb。由此，EVEX. VVVV字段820對(duì)W反轉(zhuǎn)（1補(bǔ) 碼）的形式存儲(chǔ)的第一源寄存器指定符的4個(gè)低階位進(jìn)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(kuò)展到32個(gè)寄存器。
[0142] EVEX. U 768類字段巧VEX字節(jié)2,位巧]-U)-如果EVEX. U = 0,則它指示A類或 EVEX. UO ;如果 EVEX. U = 1，則它指示 B 類或 EVEX. Ul。
[0143] 前綴編碼字段825(EVEX字節(jié)2,位[l:0]-pp)-提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加 位。除了對(duì)W EVEX前綴格式的傳統(tǒng)SSE指令提供支持W外，該也具有壓縮SIMD前綴的益 處巧VEX前綴只需要2位，而不是需要字節(jié)來(lái)表達(dá)SIMD前綴）。在一個(gè)實(shí)施例中，為了支 持使用W傳統(tǒng)格式和W EVEX前綴格式的SIMD前綴化細(xì)、F2H、F3H)的傳統(tǒng)SSE指令，將該 些傳統(tǒng)SIMD前綴編碼成SIMD前綴編碼字段；并且在運(yùn)行時(shí)在提供給解碼器的PLA之前被 擴(kuò)展成傳統(tǒng)SIMD前綴（因此PLA可執(zhí)行傳統(tǒng)和EVEX格式的該些傳統(tǒng)指令，而無(wú)需修改）。 雖然較新的指令可將EVEX前綴編碼字段的內(nèi)容直接作為操作碼擴(kuò)展，但是為了一致性，特 定實(shí)施例W類似的方式擴(kuò)展，但允許由該些傳統(tǒng)SIMD前綴指定不同的含義。替代實(shí)施例可 重新設(shè)計(jì)PLA W支持2位SIMD前綴編碼，并且由此不需要擴(kuò)展。
[0144] a 字段 752 (EVEX 字節(jié) 3,位[7]-邸，也稱為 EVEX.邸、EVEX. rs、EVEX.化、EVEX. 寫掩碼控制、W及EVEX. N ;也W a示出）一如先前所述，該字段是針對(duì)上下文的。
[0145] 目字段 754巧VEX 字節(jié) 3,位[6:4]-SSS，也稱為 EVEX. S2_。、EVEX. r2-。、EVEX. rrl、 EVEX.化0、EVEX.LLB ;也W目目目示出）一如先前所述，該字段是針對(duì)上下文的。
[0146] REX'字段710-該是REX'字段的其余部分，并且是可用于對(duì)擴(kuò)展的32個(gè)寄存器集 合的較高16個(gè)或較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼的EVEX. r位字段巧VEX字節(jié)3,位[3] - V')。 該位W位反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)。值1用于對(duì)較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼。換句話說(shuō)，通過(guò)組合 EVEX. V，、EVEX. VVVV 來(lái)形成 V，VVVV。
[0147] 寫掩碼字段770(EVEX字節(jié)3,位巧:0]-化k)-其內(nèi)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(gè)實(shí)施例中，特定值EVEX.化k = 000具有暗示沒(méi)有寫 掩碼用于特定指令的特殊行為（該可W各種方式實(shí)現(xiàn)，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(lái)實(shí)現(xiàn)）。
[014引實(shí)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。
[0149] MOD R/M 字段 840 (字節(jié) 5)包括 MOD 字段 842、Reg 字段 844、W及 R/M 字段 846。 如先前所述的，MOD字段842的內(nèi)容將存儲(chǔ)器訪問(wèn)和非存儲(chǔ)器訪問(wèn)操作區(qū)分開。Reg字段 844的作用可被歸結(jié)為兩種情形：對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼；或 者被視為操作碼擴(kuò)展且不用于對(duì)任何指令操作數(shù)進(jìn)行編碼。R/M字段846的作用可包括如 下：對(duì)引用存儲(chǔ)器地址的指令操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操 作數(shù)進(jìn)行編碼。
[0150] 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(nèi)容用于 存儲(chǔ)器地址生成。SIB. XXX 854和SIB.化b 856 -先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和化化 提及了該些字段的內(nèi)容。
[0151] 位移字段762A (字節(jié)7-10)-當(dāng)MOD字段842包含10時(shí)，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W字節(jié)粒度工作。
[0152] 位移因數(shù)字段762B (字節(jié)7)-當(dāng)MOD字段842包含01時(shí)，字節(jié)7是位移因數(shù)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W字節(jié)粒度工 作。由于disp8是符號(hào)擴(kuò)展的，因此它僅能在-128和127字節(jié)偏移量之間尋址；在64字節(jié) 高速緩存行的方面，disp8使用可被設(shè)為僅四個(gè)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W使用disp32 ;然而，disp32需要4個(gè)字節(jié)。與disp8和disp32 對(duì)比，位移因數(shù)字段762B是disp8的重新解釋；當(dāng)使用位移因數(shù)字段762B時(shí)，通過(guò)將位移 因數(shù)字段的內(nèi)容乘W存儲(chǔ)器操作數(shù)訪問(wèn)的尺寸（腳來(lái)確定實(shí)際位移。該類型的位移被稱為 disp8*N。該減小了平均指令長(zhǎng)度（單個(gè)字節(jié)用于位移，但具有大得多的范圍）。該種壓縮 位移基于有效位移是存儲(chǔ)器訪問(wèn)的粒度的倍數(shù)的假設(shè)，并且由此地址偏移量的兀余低階位 不需要被編碼。換句話說(shuō)，位移因數(shù)字段762B替代傳統(tǒng)x86指令集8位位移。由此，位移 因數(shù)字段762B W與x86指令集8位位移相同的方式（因此在ModRM/SIB編碼規(guī)則中沒(méi)有 變化）進(jìn)行編碼，唯一的不同在于，將disp8超載至disp8*N。換句話說(shuō)，在編碼規(guī)則或編碼 長(zhǎng)度中沒(méi)有變化，而僅在通過(guò)硬件對(duì)位移值的解釋中有變化（該需要按存儲(chǔ)器操作數(shù)的尺 寸按比例縮放位移量W獲得字節(jié)式地址偏移量）。
[0153] 立即數(shù)字段772如先前所述地操作。
[0154] 完整操作碼字段
[0155] 圖8B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)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(chǔ)操作 字段742、W及數(shù)據(jù)元素寬度（W)字段764?；A(chǔ)操作字段742包括前綴編碼字段825、操作 碼映射字段815 W及實(shí)操作碼字段830。
[0156] 寄存器索引字段
[0157] 圖8C是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)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、M0DR/M. reg 字段 844、M0DR/M. r/m 字段 846、VVVV 字段 820、XXX 字段 854 W及 柿b字段856。
[015引擴(kuò)充操作字段
[0159] 圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成擴(kuò)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(dāng)類扣）字段768包含0時(shí)，它表明EVEX. UO (A類768A); 當(dāng)它包含1時(shí)，它表明EVEX. Ul炬類768B)。當(dāng)U = 0且MOD字段842包含11 (表明無(wú)存儲(chǔ) 器訪問(wèn)操作）時(shí)，a字段752 (EVEX字節(jié)3,位[7] - EH)被解釋為rs字段752A。當(dāng)rs字 段752A包含1 (舍入752A. 1)時(shí)，目字段754 (EVEX字節(jié)3,位[6:4] - SS巧被解釋為舍入 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(dāng) rs字段752A包含0 (數(shù)據(jù)變換752A. 2)時(shí)，目字段754 (EVEX字節(jié)3,位[6:4] - SSS)被解 釋為H位數(shù)據(jù)變換字段754B。當(dāng)U = 0且M孤字段842包含00、01或10 (表明存儲(chǔ)器訪問(wèn) 操作）時(shí)，a字段752巧VEX字節(jié)3,位[7] - EH)被解釋為驅(qū)逐提示巧H)字段752B且目 字段754 (EVEX字節(jié)3,位[6:4] -SS巧被解釋為H位數(shù)據(jù)操縱字段754C。
[0160] 當(dāng)U = 1時(shí)，a字段752巧VEX字節(jié)3,位[7] - EH)被解釋為寫掩碼控制狂）字段 752C。當(dāng)U = 1且MOD字段842包含11 (表明無(wú)存儲(chǔ)器訪問(wèn)操作）時(shí)，目字段754的一部 分巧VEX字節(jié)3,位[4] - S。）被解釋為化字段757A ;當(dāng)它包含1 (舍入757A. 1)時(shí)，目字 段754的其余部分巧VEX字節(jié)3,位[6-引-S2_i)被解釋為舍入操作字段759A，而當(dāng)化字段 757A包含0(VSIZE 757.A2)時(shí)，目字段754的其余部分巧VEX字節(jié)3,位[6-5]-S2_i)被解 釋為向量長(zhǎng)度字段759B巧VEX字節(jié)3,位[6-引-Li_。）。當(dāng)U = 1且MOD字段842包含00、 Ol或10 (表明存儲(chǔ)器訪問(wèn)操作）時(shí)，目字段754(EVEX字節(jié)3,位[6:4] -SS巧被解釋為向 量長(zhǎng)度字段759B巧VEX字節(jié)3,位[6-引-Li_。）和廣播字段757B巧VEX字節(jié)3,位[4] - B)。
[0161] 示例性寄存器架構(gòu)
[0162] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)900的框圖。在所示出的實(shí)施例中， 有32個(gè)512位寬的向量寄存器910 ;該些寄存器被引用為zmmO到zmm31。較低的16zmm寄 存器的較低階256個(gè)位覆蓋在寄存器ymmO-16上。較低的16zmm寄存器的較低階128個(gè)位 (ymm寄存器的較低階128個(gè)位）覆蓋在寄存器xmmO-15上。專用向量友好指令格式800對(duì) 該些覆蓋的寄存器組操作，如在W下表格中所示的。
[0163]
【權(quán)利要求】
1. 一種方法，包括： 利用半導(dǎo)體芯片的指令執(zhí)行流水線執(zhí)行以下： 通過(guò)以下步驟將兩個(gè)向量相乘： 接收以第一基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)； 將所述向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)轉(zhuǎn)換成第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)，以形成經(jīng)轉(zhuǎn)換的 向量元素被乘數(shù)和經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)； 通過(guò)所述流水線的第一執(zhí)行單元將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素被乘數(shù)與所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的向 量元素乘數(shù)相乘以形成乘法結(jié)果； 在寄存器中將所述乘法結(jié)果的一部分與以所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的操作數(shù)的 在前乘法的結(jié)果的一部分累加； 將所述寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成所述第一基礎(chǔ)系統(tǒng)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于最大數(shù)字尺寸64 位。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于最大數(shù)字 尺寸52位。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述寄存器的所述內(nèi)容包括大于所述第二 較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)的最大數(shù)字的數(shù)字。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括迭代地執(zhí)行乘法和累積序列以實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)向量的全部乘法，其中所述迭代的乘法和累積序列包括廣播操作，所述廣播操作在向 量的多個(gè)元素中的每個(gè)元素上實(shí)例化乘數(shù)的一個(gè)元素。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述迭代的乘法和累加序列包括移位操作， 所述移位操作將被乘數(shù)的元素移位到相鄰的向量元素位置。
7. -種包含程序代碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，所述程序代碼在由處理器執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致執(zhí)行一種 方法，所述方法包括： 通過(guò)以下步驟將兩個(gè)向量相乘： 接收以第一基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)； 將所述向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)轉(zhuǎn)換成第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)，以形成經(jīng)轉(zhuǎn)換的 向量元素被乘數(shù)和經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)； 將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素被乘數(shù)和所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)相乘以形成乘法結(jié) 果； 將所述乘法結(jié)果的一部分與以所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的操作數(shù)的在前乘法的 結(jié)果的一部分累加； 將所述寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成所述第一基礎(chǔ)系統(tǒng)。
8. 如權(quán)利要求7所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述第一基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于最大數(shù) 字尺寸64位。
9. 如權(quán)利要求8所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于 最大數(shù)字尺寸52位。
10. 如權(quán)利要求7所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述寄存器的所述內(nèi)容包括大于 所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)的最大數(shù)字的數(shù)字。
11. 如權(quán)利要求7所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述方法還包括迭代地執(zhí)行乘法 和累積序列以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)向量的全部乘法，其中所述迭代的乘法和累積序列包括廣播操作， 所述廣播操作在向量的多個(gè)元素中的每個(gè)元素上實(shí)例化乘數(shù)的一個(gè)元素。
12. 如權(quán)利要求11所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述迭代的乘法和累加序列包 括移位操作，所述移位操作將被乘數(shù)的元素移位到相鄰的向量元素位置。
13. -種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有存儲(chǔ)的程序代碼，所述程序代碼在被所述計(jì)算系統(tǒng)的處理器 處理時(shí)導(dǎo)致執(zhí)行一種方法，所述方法包括： 通過(guò)以下步驟將兩個(gè)向量相乘： 接收以第一基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)； 將所述向量元素被乘數(shù)和向量元素乘數(shù)轉(zhuǎn)換成第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)，以形成經(jīng)轉(zhuǎn)換的 向量元素被乘數(shù)和經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)； 將所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素被乘數(shù)和所述經(jīng)轉(zhuǎn)換的向量元素乘數(shù)相乘以形成乘法結(jié) 果； 將所述乘法結(jié)果的一部分與以所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)表達(dá)的操作數(shù)的在前乘法的 結(jié)果的一部分累加； 將所述寄存器的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成所述第一基礎(chǔ)系統(tǒng)。
14. 如權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于最大數(shù) 字尺寸64位。
15. 如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于 最大數(shù)字尺寸52位。
16. 如權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述寄存器的所述內(nèi)容包括大于 所述第二較低的基礎(chǔ)系統(tǒng)的最大數(shù)字的數(shù)字。
17. 如權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述方法還包括迭代地執(zhí)行乘法 和累積序列以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)向量的全部乘法，其中所述迭代的乘法和累積序列包括廣播操作， 所述廣播操作在向量的多個(gè)元素中的每個(gè)元素上實(shí)例化乘數(shù)的一個(gè)元素。
18. 如權(quán)利要求17所述的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述迭代的乘法和累加序列包括 移位操作，所述移位操作將被乘數(shù)的元素移位到相鄰的向量元素位置。
【文檔編號(hào)】G06F9/06GK104321740SQ201380028596
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2013年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】S·格倫, V·克拉斯諾夫 申請(qǐng)人:英特爾公司