[发明专利]用于执行SIMD运算的数据处理系统及其方法

说明书

本申请是申请号为200480024425.0，申请日为2004年8月30日 的中国专利申请“用于执行SIMD运算的数据处理系统及其方法”的 分案申请。

技术领域

本发明主要涉及数据处理系统，更具体地，涉及在数据处理系统 中使用的指令。

背景技术

通过允许在矢量的多个分量上执行并行运算，可实现提高数据处 理系统的性能。目前可用的一种处理器类型为矢量处理器，其利用执 行矢量运算的矢量寄存器。然而，尽管矢量处理器允许更高的性能， 但对于使用标量通用寄存器的处理器而言，增加了复杂度和成本。也 就是，矢量处理器中的矢量寄存器文件通常包括N个矢量寄存器，其 中每个矢量寄存器包括M个寄存器的库用于保存M个分量。例如，在 本领域公知的一种矢量寄存器中，该寄存器文件包括32个矢量寄存器， 其中，每个寄存器包括32个64位寄存器的库，从而等于需要1024个 64位寄存器。

目前另一种可用的矢量寄存器是单指令多数据(SIMD)标量处理 器(也称为“短矢量机”)，其允许有限的矢量处理，同时使用任何 现有的标量通用寄存器(GPR)。例如，在具有32个标量64位GPR 的数据处理系统中，每一标量寄存器可以保存2个32位分量，4个16 位分量，或8个8位分量，从而能够执行2个32位分量运算，4个16 位分量运算，或8个8位分量运算。因此，与矢量处理器相比(根据 上述示例，其每次可对寄存器库中的32个64位寄存器执行运算)， 尽管每次运算的分量数目受到限制，但减少了所需的硬件。然而，在 当前的SIMD标量处理器中，存在大量的与向标量寄存器传送用于执 行的矢量分量和向存储器传送回多个矢量分量相关联的开销。该开销 限制了运算的有效吞吐量，因此，存在对于在存储器与寄存器间加载 和存储多个矢量分量的改良方法的需求。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种数据处理系统，其包括：

存储操作数的存储器；

至少一个通用寄存器；以及

执行一条或多条指令的处理器电路，所述一条或多条指令中的第 一单条指令用于在所述存储器和所述至少一个通用寄存器间传送数据 分量，其中，所述第一单条指令指定所述存储器中数据分量的大小以 及所述至少一个通用寄存器中数据分量的大小这二者，其中所述第一 单条指令指定所述存储器中数据分量的大小与指定所述至少一个通用 寄存器中数据分量的大小是分别的且无关的指定。

本发明的另一个实施例涉及一种用于在数据处理系统中加载和存 储数据分量的方法，其包括：

提供存储操作数的存储器；

提供至少一个通用寄存器；以及

执行一条或多条指令，第一单条指令引起在所述存储器和所述至 少一个通用寄存器间传送数据分量，其中，所述第一单条指令指定所 述存储器中数据分量的大小以及所述至少一个通用寄存器中数据分量 的大小这二者，其中所述第一单条指令指定所述存储器中数据分量的 大小与指定所述至少一个通用寄存器中数据分量的大小是分别的且无 关的指定。

本发明的又一个实施例涉及一种数据处理系统，其包括存储器和 用于执行数据处理指令的处理器，数据处理指令中的第一单条指令包 括指定存储在所述存储器中的数据分量的大小以及存储在所述存储器 之外的数据处理系统中至少一个存储位置中的数据分量的大小这二者 的控制信息，其中所述第一单条指令指定存储在所述存储器中的数据 分量的大小与指定存储在所述存储器之外的数据处理系统中至少一个 存储位置中的数据分量的大小是分别的且无关的指定。

附图说明

通过示例说明本发明，并不受限于附图，在附图中，相同的引用 号码表示相同的元素，并且其中：

图1以框图的形式表示遵照本发明的一个实施例的数据处理系 统；

图2-11表示可由图1的数据处理系统执行的矢量加载和存储指 令，其遵照本发明的各种实施例；

图12表示示例存储器部分，其遵照本发明的一个实施例；

图13-17表示一组标量GPR中的条目的示例，其遵照本发明的各 种实施例；

图18表示存储器部分随时间变化的示例，其遵照本发明的一个实 施例；

图19-26表示一组标量GPR中条目的示例，其遵照本发明的各种 实施例；