[发明专利]流水线微处理器的循环高速缓冲存储器及高速缓存控制器

权利要求书

1.一种操作具有指令流水线和一个能储存N个执行包的循环高速缓存存储器的多重执行单元处理器的方法，其中N是大于零的整数，其特征在于，所述的方法包括下述步骤：

提供一个用于储存N个执行包的循环高速缓存存储器，其中N是一个大于零的整数；

在所述循环高速缓存存储器中建立一个长度为n个执行包的软件流水线循环核心，其中n为大于零且小于或等于N的整数；

停顿所述的指令流水线；

通过对每次迭代发送所述循环高速缓存存储器中的n个执行包的所述软件流水线循环核心，执行所述软件流水线循环核心的至少一次迭代；

检测循环退出条件；和

恢复所述的指令流水线。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的建立步骤包括下述步骤：

通过一条指令通知所述处理器开始在所述循环高速缓存存储器中建立长度为n时钟周期的软件流水线循环；

将m时钟周期循环建立指令输入到所述的处理器，其中m大于n且在每个时钟周期m输入一个或多个指令；

将每个所述的m时钟周期的循环建立指令累积到所述循环高速缓存存储器的一个所述n个执行包的位置。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的累积步骤包括下述步骤：

将所述m个时钟周期循环建立指令的第一个储存到所述n个执行包的第一个位置；

通过将执行包位置增加1计算新执行包的位置，并如果增加后的位置通过所述n个执行包的最后位置，则将执行包位置复位到所述的第一执行包位置；

将所述m个时钟周期的循环建立指令的第二个存入所述的执行包位置；且

重复所述计算一个新执行包位置的步骤和所述存储一个时钟周期的循环建立指令步骤，直到每个所述m个时钟周期循环建立指令被储存到所述的循环高速缓存存储器。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在影响特定执行包位置的所述存储步骤的第一个步骤的时间或以前，清零每个所述n个执行包位置的内容。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述的建立步骤中发送到所述执行单元的指令包括在所述循环高速缓存存储器中累积的指令。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述建立步骤中发送到所述执行单元的指令包括从所述m个时钟周期来的单时钟周期循环建立指令和从循环高速缓存存储器执行包来的任何指令的组合，其中将所述单时钟周期循环建立指令储存起来，直到从循环高速缓存存储器执行包来的所述指令不会由于累积所述的单时钟周期循环建立指令到所述执行包而被覆盖为止。

7.一种多重执行单元处理器，其特征在于，它包括：

一个指令流水线；

一个所述指令流水线通信的循环高速缓存存储器，所述的循环高速缓存存储器能够储存指令的N个执行包，其中N是大于零的整数；

一个能够从所述的指令流水线和从所述的循环高速缓存存储器的所述N个执行包可选择地发送指令到所述的执行单元的控制器。

8.如权利要求7所述的处理，其特征在于，所述控制器可从所述指令流水线发送至少一条指令到一个所述的执行单元，而且在同一时钟周期从所述的循环高速缓存存储器发送至少一条指令到另一个所述执行单元。

9.如权利要求7所述的处理，其特征在于，所述的控制器响应一软件命令从所述指令流水线将指令累积到所述的循环高速缓存存储器。

10.如权利要求7所述处理器，其特征在于，所述控制器可将指令从所述指令流水线发送到所述执行单元，而又将该指令累积到所述的循环高速缓存存储器。

11.如权利要求7所述处理器，其特征在于，所述控制器访问由软件命令设置且包含软件流水线循环规模的循环规模寄存器。

12.如权利要求11所述的处理器，其特征在于，所述控制器使用储存在所述循环规模寄存器中的循环规模值n，以重复地排序储存在所述循环高速缓存存储器内的n个执行包。