用于高速緩存占據(jù)確定和指令調(diào)度的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體設(shè)及計(jì)算機(jī)處理器的領(lǐng)域。更具體地，本發(fā)明設(shè)及用于高速緩存占據(jù) 確定和指令調(diào)度的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 數(shù)據(jù)高速緩存未命中導(dǎo)致程序代碼的低效執(zhí)行，因?yàn)槿绻麍?zhí)行操作所需要的數(shù)據(jù) 沒有存儲(chǔ)在高速緩存中，則必須花費(fèi)大量時(shí)間（例如微處理器周期)來從存儲(chǔ)器檢索數(shù)據(jù)。 對(duì)該問題之前的一種解決方案是數(shù)據(jù)預(yù)取，其中提供顯式架構(gòu)支持W預(yù)計(jì)將需要的數(shù)據(jù)并 且預(yù)取該數(shù)據(jù)W緩存。另一解決方案是使用高速緩存遺忘和高速緩存意識(shí)算法，其確定如 何優(yōu)化存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的布局，而不使用任何特殊的架構(gòu)支持或交互。
【附圖說明】
[0003] 從結(jié)合W下各圖的W下詳細(xì)描述，可W得到對(duì)本發(fā)明的更好理解，其中： 圖1A是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性有序管線和示例性寄存器重命名、無序發(fā) 布(issue)/執(zhí)行管線二者的框圖； 圖1B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(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 例和示例性寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核二者的框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有集成存儲(chǔ)器控制器和圖形的多核處理器和單核處理 器的框圖； 圖3圖示了依照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖； 圖4圖示了依照本發(fā)明的實(shí)施例的第二系統(tǒng)的框圖； 圖5圖示了依照本發(fā)明的實(shí)施例的第Ξ系統(tǒng)的框圖； 圖6圖示了依照本發(fā)明的實(shí)施例的片上系統(tǒng)(SoC)的框圖； 圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與使用軟件指令轉(zhuǎn)換器來將源指令集中的二進(jìn)制指 令轉(zhuǎn)換成目標(biāo)指令集中的二進(jìn)制指令形成對(duì)比的框圖； 圖8圖示了具有用于確定高速緩存占據(jù)的邏輯的架構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。 圖9圖示了用于確定高速緩存占據(jù)并且基于所述確定執(zhí)行隨后操作的方法的一個(gè)實(shí)施 例。 圖10圖示了用于確定高速緩存占據(jù)并且基于所述確定執(zhí)行來自工作隊(duì)列的工作項(xiàng)目 的方法的一個(gè)實(shí)施例。
【具體實(shí)施方式】
[0004] 在W下描述中，出于解釋的目的，闡述眾多具體細(xì)節(jié)W便提供對(duì)下文描述的本發(fā) 明的實(shí)施例的透徹理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，本發(fā)明的實(shí)施例可W在沒有運(yùn) 些具體細(xì)節(jié)中的一些的情況下實(shí)踐。在其他實(shí)例中，W框圖形式示出公知的結(jié)構(gòu)和設(shè)備W 避免使本發(fā)明的實(shí)施例的底層原理模糊。 巧00引示例性處理器架構(gòu)和數(shù)據(jù)類型 圖1A是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性有序管線和示例性寄存器重命名、無序發(fā) 布/執(zhí)行管線二者的框圖。圖1B是圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的要包括在處理器中的有序 架構(gòu)核和示例性寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的示例性實(shí)施例二者的框圖。圖1A-1B中的實(shí)線框圖示了有序管線和無序管線，而虛線框的可選添加圖示了寄存器重命名、無 序發(fā)布/執(zhí)行管線和核。在給定有序方面是無序方面的子集的情況下，將描述無序方面。
[0006] 在圖1A中，處理器管線100包括獲取級(jí)102、長(zhǎng)度解碼級(jí)104、解碼級(jí)106、分配級(jí) 108、重命名級(jí)110、調(diào)度(還稱為分派或發(fā)布)級(jí)112、寄存器讀取/存儲(chǔ)器讀取級(jí)114、執(zhí)行級(jí) 116、回寫/存儲(chǔ)器寫入級(jí)118、異常處置級(jí)122和提交級(jí)124。
[0007] 圖1B示出了處理器核190,其包括禪合到執(zhí)行引擎單元150的前端單元130,并且運(yùn) 兩者都禪合到存儲(chǔ)器單元170。核190可W是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算（RISC)核、復(fù)雜指令集計(jì)算 (CISC)核、超長(zhǎng)指令字(VLIW)核或者混合型或可替換核類型。作為又一選項(xiàng)，核190可W是 專用核，諸如例如網(wǎng)絡(luò)或通信核、壓縮引擎、協(xié)處理器核、通用計(jì)算圖形處理單元(GPGPU) 核、圖形核等等。
[0008] 前端單元130包括禪合到指令高速緩存單元134的品牌預(yù)測(cè)單元132,指令高速緩 存單元134禪合到指令轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)136,指令轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLBH36禪合到指 令獲取單元138,指令獲取單元138禪合到解碼單元140。解碼單元140(或解碼器)可W解碼 指令，并且作為輸出生成一個(gè)或多個(gè)微操作、微代碼入口點(diǎn)、微指令、其他指令或其他控制 信號(hào)，其從原始指令解碼或者W其他方式反映原始代碼或者從原始代碼導(dǎo)出。解碼單元140 可W使用各種不同機(jī)制實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)機(jī)制的示例包括但不限于查找表、硬件實(shí)現(xiàn)、可編程邏輯 陣列(PLA)、微代碼只讀存儲(chǔ)器(ROM)等等。在一個(gè)實(shí)施例中，核190包括微代碼ROM或者存儲(chǔ) 用于某些宏指令的微代碼的其他介質(zhì)（例如在解碼單元140中或者W其他方式在前端單元 130內(nèi)）。解碼單元140禪合到執(zhí)行引擎單元150中的重命名/分配器單元152。
[0009] 執(zhí)行引擎單元150包括禪合到引退單元154和一個(gè)或多個(gè)調(diào)度器單元156的集合的 重命名/分配器單元152。（多個(gè))調(diào)度器單元156表示任何數(shù)目的不同調(diào)度器，包括預(yù)留站、 中央指令窗口等。（多個(gè))調(diào)度器單元156禪合到（多個(gè))物理寄存器文件單元158。（多個(gè))物 理寄存器文件單元158中的每一個(gè)表示一個(gè)或多個(gè)物理寄存器文件，其中的不同物理寄存 器文件存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)不同數(shù)據(jù)類型，諸如標(biāo)量整數(shù)、標(biāo)量浮點(diǎn)數(shù)、封包整數(shù)、封包浮點(diǎn)數(shù)、 矢量整數(shù)、矢量浮點(diǎn)數(shù)、狀態(tài)(例如，作為要執(zhí)行的下一指令的地址的指令指針)等等。在一 個(gè)實(shí)施例中，（多個(gè))物理寄存器文件單元158包括矢量寄存器單元、寫入掩碼寄存器單元W 及標(biāo)量寄存器單元。運(yùn)些寄存器單元可W提供架構(gòu)矢量寄存器、矢量掩碼寄存器和通用寄 存器。（多個(gè))物理寄存器文件單元158與引退單元154重疊 W說明其中可W實(shí)現(xiàn)寄存器重命 名和無序執(zhí)行的各種方式(例如使用（多個(gè))重新排序緩沖器和（多個(gè)）引退寄存器文件;使 用（多個(gè))將來文件、（多個(gè))歷史緩沖器和（多個(gè)）引退寄存器文件;使用寄存器圖和寄存器 池;等等）。引退單元154和（多個(gè))物理寄存器文件單元158禪合到（多個(gè))執(zhí)行群簇160。（多 個(gè))執(zhí)行群簇160包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行單元162的集合和一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器訪問單元164的 集合。執(zhí)行單元162可W在各種類型數(shù)據(jù)(例如標(biāo)量浮點(diǎn)數(shù)、封包整數(shù)、封包浮點(diǎn)數(shù)、矢量整 數(shù)、矢量浮點(diǎn)數(shù))上執(zhí)行各種操作(例如移位、加法、減除、乘法）。盡管一些實(shí)施例可W包括 專用于具體功能或功能集合的數(shù)個(gè)執(zhí)行單元，但是其他實(shí)施例可W包括僅一個(gè)執(zhí)行單元或 者全部執(zhí)行所有功能的多個(gè)執(zhí)行單元。（多個(gè))調(diào)度器單元156、（多個(gè))物理寄存器文件單元 158和（多個(gè))執(zhí)行群簇160被示為可能是復(fù)數(shù)個(gè)，因?yàn)槟承?shí)施例創(chuàng)建用于某些類型數(shù)據(jù)/ 操作的分離管線(例如標(biāo)量整數(shù)管線、標(biāo)量浮點(diǎn)數(shù)/封包整數(shù)/封包浮點(diǎn)數(shù)/矢量整數(shù)/矢量 浮點(diǎn)數(shù)管線，和/或存儲(chǔ)器訪問管線，每一個(gè)具有其自身的調(diào)度器單元、（多個(gè))物理寄存器 文件單元和/或執(zhí)行群簇一一并且在分離存儲(chǔ)器訪問管線的情況下，實(shí)現(xiàn)其中僅該管線的 執(zhí)行群簇具有（多個(gè))存儲(chǔ)器訪問單元164的某些實(shí)施例）。還應(yīng)當(dāng)理解到，在使用分離管線 的情況下，運(yùn)些管線中的一個(gè)或多個(gè)可W是無序發(fā)布/執(zhí)行并且其余為有序的。
[0010] 存儲(chǔ)器訪問單元164的集合禪合到存儲(chǔ)器單元170,其包括禪合到數(shù)據(jù)高速緩存單 元174的數(shù)據(jù)化B單元172,數(shù)據(jù)高速緩存單元174禪合到2級(jí)化2)高速緩存單元176。在一個(gè) 示例性實(shí)施例中，存儲(chǔ)器訪問單元164可W包括加載單元、存儲(chǔ)地址單元和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)單元， 其中每一個(gè)禪合到存儲(chǔ)器單元170中的數(shù)據(jù)化B單元172。指令高速緩存單元134還禪合到存 儲(chǔ)器單元170中的2級(jí)化2)高速緩存單元176dL2高速緩存單元176禪合到一個(gè)或多個(gè)其他級(jí) 高速緩存并且最終禪合到主存儲(chǔ)器。
[0011] 作為示例，示例性寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行核架構(gòu)可W實(shí)現(xiàn)如下管線100:1) 指令獲取138執(zhí)行獲取和長(zhǎng)度解碼級(jí)102和104;2)解碼單元140執(zhí)行解碼級(jí)106;3)重命名/ 分配器單元152執(zhí)行分配級(jí)108和重命名級(jí)110;4)(多個(gè))調(diào)度器單元156執(zhí)行調(diào)度級(jí)112;5) (多個(gè))物理寄存器文件單元158和存儲(chǔ)器單元170執(zhí)行寄存器讀取/存儲(chǔ)器讀取級(jí)114;執(zhí)行 群簇160對(duì)執(zhí)行級(jí)116進(jìn)行執(zhí)行;6)存儲(chǔ)器單元170和(多個(gè))物理寄存器文件單元158執(zhí)行回 寫/存儲(chǔ)器寫入級(jí)118;7)各種單元可W牽設(shè)在接受處置級(jí)122中；并且8)引退單元154和（多 個(gè))物理寄存器文件單元158執(zhí)行提交級(jí)124。
[0012] 核190可W支持一個(gè)或多個(gè)指令集，例如x86指令集(具有已經(jīng)添加有較新版本的 一些擴(kuò)展）；Sunnyvale, CA 的MIPS Technologies 的MIPS 指令集；