一种基于RISC-V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构制造技术

本发明专利技术公开一种基于RISC

【技术实现步骤摘要】
一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构


[0001]本专利技术涉及RISC
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V向量处理器技术，公开一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，属于电数字数据处理的


技术介绍

[0002]RISC
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V指令集起源于加州大学伯克利分校，是一个开源的指令集架构，不同于ARM和X86，其ISA可以免费使用。得益于诞生的较晚，RISC
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V指令集采用了先进的理念和方法，且继承了RISC指令集的特点和优势，其设计可以借鉴诸多优秀的先例。RISC
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V指令集还具有特有的模块化特点，除了基础整数指令之外，官方还颁布了M/A/F/D/C/B/P/V等模块化标准扩展指令集，可面向不同领域。官方颁布的模块化扩展指令集使得RISC
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V具有出色的可扩展性和避免碎片化的优点，其向量指令扩展部分可以很好地和当下AIot时代万物互联相结合，可以满足定制化的需求，同时具备低功耗、低成本、灵活性高的优势。
[0003]目前，市面上已存在部分基于RISC
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V的向量加速器，其硬件开销过大，在实现向量计算功能的同时，对存储等资源的使用带来了很大的芯片面积压力，在一些移动端的使用场景下，此类基于RISC
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V的向量加速器需要在芯片面积和芯片性能之间折中。
[0004]因此，设计一款低硬件开销的RISC
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V向量拓展处理器，使其能低硬件成本高效地执行向量指令，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为克服现有技术的不足，提供一种基于RISC
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V向量指令扩展的向量处理器架构，实现向量指令在低硬件开销情况下高效执行的专利技术目的，解决现有RISC
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V向量处理器虽能实现计算功能但硬件开销大的技术问题。
[0006]本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：
[0007]一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，包括：
[0008]向量指令队列，用于存储RISC
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V标量端传输过来的向量指令、每个向量指令读取标量寄存器缓存的使能信号；
[0009]标量寄存器缓存，用于缓存向量指令所用到的标量的值；
[0010]解码和派遣模块，用于对从向量指令队列读取的当前向量指令进行译码，获取当前向量指令对应的立即数、与当前向量指令对应向量功能单元信息交互的记分牌发射队列、分配给当前向量指令的向量寄存器的数量，在当前向量指令读取标量寄存器缓存的使能信号有效时读取当前向量指令所用到的标量的值，将解码后的当前向量指令、当前向量指令所用到的标量的值、当前向量指令对应的立即数、分配给当前向量指令的向量寄存器的数量派遣到与当前向量指令对应向量功能单元信息交互的记分牌发射队列中；
[0011]寄存器状态表，用于记录向量寄存器组的当前状态；
[0012]记分牌发射队列，用于根据分配给当前向量指令的向量寄存器的数量将接收的当前向量指令微码化为微指令发射队列，记录当前未发射微指令条数、微指令目的寄存器索
引、微指令源寄存器索引、当前向量指令所用到的标量的值、当前向量指令对应的立即数的值、微指令源寄存器的状态，查询寄存器状态表以获取当前微指令源寄存器状态和目的寄存器状态，在满足发射条件时发射当前微指令并更新指令状态表，在当前微指令发射后更新为下一条微指令并进入下一条微指令的发射操作，在对应向量功能单元执行当前微指令写回最新值的过程中实时更新寄存器状态表中当前微指令目的寄存器的状态；
[0013]指令状态表，用于记录记分牌发射队列发射微指令的情况；
[0014]向量功能单元，与一个记分牌发射队列信息交互，在接收记分牌发射队列发射的当前微指令的同时，从向量寄存器组中读取当前微指令源寄存器的值，执行完当前微指令后写回最新的值至向量寄存器组，更新当前微指令目的寄存器的值及寄存器状态表；及，
[0015]向量寄存器组，接收记分牌发射队列发射的微指令的信息。
[0016]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优化方案，向量指令队列存储的RISC
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V标量端传输过来的向量指令包括如下信息：向量指令自身的信息、向量指令的向量数据类型和执行向量长度的值。
[0017]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优化方案，与当前向量指令对应功能单元根据译码当前向量指令获得的操作类型信息确定，所述操作类型包括：向量加法操作、向量乘法操作、向量访存操作。
[0018]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优化方案，向量寄存器组的当前状态包括每个向量寄存器的当前状态，每个向量寄存器的当前状态包括：处于空闲或最新状态、处于等待向量功能单元写回最新值的状态。
[0019]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优化方案，记分牌发射队列通过数据选择器和计数器以及减法器组成的电路记录当前未发射微指令条数，数据选择器的0端与计数器的输出端连接，数据选择器的控制端接发射使能信号，数据选择器的输出端连接计数器的输入端，减法器的减数输入端连接计数器的输出端，减法器的被减数输入端接1，减法器的输出端连接数据选择器的1端。
[0020]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优化方案，记分牌发射队列通过数据选择器和目的寄存器索引计数器以及加法器组成的电路记录微指令目的寄存器索引，数据选择器的0端与目的寄存器索引计数器的输出端连接，数据选择器的控制端接发射使能信号，数据选择器的输出端连接目的寄存器索引计数器的输入端，加法器的一个输入端连接目的寄存器索引计数器的输出端，加法器的另一个输入端接索引配置值，加法器的输出端连接数据选择器的1端。
[0021]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优方案，记分牌发射队列通过数据选择器和源寄存器索引计数器以及加法器组成的电路记录微指令源寄存器索引，数据选择器的0端与源寄存器索引计数器的输出端连接，数据选择器的控制端接发射使能信号，数据选择器的输出端连接源寄存器索引计数器的输入端，加法器的一个输入端连接源寄存器索引计数器的输出端，加法器的另一个输入端接索引配置值，加法器的输出端连接数据选择器的1端。
[0022]作为一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构的进一步优化方案，向量功能单元为向量加法单元或向量乘法单元或向量访存单元；向量加法单元通过复用低位加法器实现，向量乘法单元通过复用低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，其特征在于，包括：向量指令队列，用于存储RISC
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V标量端传输过来的向量指令、每个向量指令读取标量寄存器缓存的使能信号；标量寄存器缓存，用于缓存向量指令所用到的标量的值；解码和派遣模块，用于对从向量指令队列读取的当前向量指令进行译码，获取当前向量指令对应的立即数、与当前向量指令对应向量功能单元信息交互的记分牌发射队列、分配给当前向量指令的向量寄存器的数量，在当前向量指令读取标量寄存器缓存的使能信号有效时读取当前向量指令所用到的标量的值，将解码后的当前向量指令、当前向量指令所用到的标量的值、当前向量指令对应的立即数、分配给当前向量指令的向量寄存器的数量派遣到与当前向量指令对应向量功能单元信息交互的记分牌发射队列中；寄存器状态表，用于记录向量寄存器组的当前状态；记分牌发射队列，用于根据分配给当前向量指令的向量寄存器的数量将接收的当前向量指令微码化为微指令发射队列，记录当前未发射微指令条数、微指令目的寄存器索引、微指令源寄存器索引、当前向量指令所用到的标量的值、当前向量指令对应的立即数的值、微指令源寄存器的状态，查询寄存器状态表以获取当前微指令源寄存器状态和目的寄存器状态，在满足发射条件时发射当前微指令并更新指令状态表，在当前微指令发射后更新为下一条微指令并进入下一条微指令的发射操作，在对应向量功能单元执行当前微指令写回最新值的过程中实时更新寄存器状态表中当前微指令目的寄存器的状态；指令状态表，用于记录记分牌发射队列发射微指令的情况；向量功能单元，与一个记分牌发射队列信息交互，在接收记分牌发射队列发射的当前微指令的同时，从向量寄存器组中读取当前微指令源寄存器的值，执行完当前微指令后写回最新的值至向量寄存器组，更新当前微指令目的寄存器的值及寄存器状态表；及，向量寄存器组，接收记分牌发射队列发射的微指令的信息。2.根据权利要求1所述一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，其特征在于，所述向量指令队列存储的RISC
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V标量端传输过来的向量指令包括如下信息：向量指令自身的信息、向量指令的向量数据类型和执行向量长度的值。3.根据权利要求1所述一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，其特征在于，所述与当前向量指令对应功能单元根据译码当前向量指令获得的操作类型信息确定，所述操作类型包括：向量加法操作、向量乘法操作、向量访存操作。4.根据权利要求1所述一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，其特征在于，所述向量寄存器组的当前状态包括每个向量寄存器的当前状态，每个向量寄存器的当前状态包括：处于空闲或最新状态、处于等待向量功能单元写回最新值的状态。5.根据权利要求1所述一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，其特征在于，所述记分牌发射队列通过数据选择器和计数器以及减法器组成的电路记录当前未发射微指令条数，所述数据选择器的0端与计数器的输出端连接，数据选择器的控制端接发射使能信号，数据选择器的输出端连接计数器的输入端，减法器的减数输入端连接计数器的输出端，减法器的被减数输入端接1，减法器的输出端连接数据选择器的1端。6.根据权利要求1所述一种基于RISC
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V向量指令扩展的低硬件开销向量处理器架构，其特征在于，所述记分牌发射队列通过数据选择器和目的寄存器索引计数器以及加法器组
成的电路记录微指令目的寄存器索引，所述数据选择器的0端与目的寄存器索引计数器的输出端连接，数据选择器的控制端接发射使能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆生礼，李博文，梁天柱，杨啸风，张军民，梁彪，邹涛，
申请(专利权)人：南京三宝科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：