[发明专利]基于共享寄存器和流水处理的处理器阵列

说明书

技术领域

本发明涉及多处理器阵列技术，尤其涉及一种基于共享寄存器和流水处理的处理器阵列。

背景技术

多处理器系统采用两个或多个计算处理单元，各计算处理单元可以通过总线或互联网络进行通信。处理器阵列则是由更多的处理器单元构成的阵列，用单一的控制部件来控制整个处理器阵列中每一处理器单元对各自的数据进行相关的运算和操作。

目前，对于实时复杂运算的需求不断增长，特别是视频以及人工智能方面的需求，因而要求更大规模的计算资源。但传统的单个或是多处理器单元无法满足如此大规模的计算需求，同时也无法满足快速实时反应的要求。

因此，需要利用处理器阵列这样的并行计算机硬件来提升计算效率，但是，在处理器阵列中包含的处理器单元较多时，需要一种更优的方案来使各个处理器单元协同工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于共享寄存器和流水处理的处理器阵列，能够使多个处理器单元协同工作，有利于提高处理器阵列的计算效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于共享寄存器和流水处理的处理器阵列，包括：

多个处理器单元，划分在多个流水级内，每一流水级包括一个或多个处理器单元，不同流水级之间的处理器单元相互独立；

多个寄存器文件，分布在所述多个流水级内，每一流水级包含一个寄存器文件，同一流水级内的处理器单元通过本流水级内的寄存器文件进行数据交互，各流水级内的寄存器文件将数据逐级推移至下一流水级内的寄存器文件。

根据本发明的一个实施例，所述处理器阵列还包括：初始寄存器文件，与所述多个流水级中第一个流水级内的寄存器文件相连，用于存储待处理的原始数据，在所述处理器阵列启动时将所述原始数据推移至所述第一个流水级内的寄存器文件。

根据本发明的一个实施例，所述处理器阵列还包括：结果寄存器文件，与所述多个流水级中最后一个流水级内的寄存器文件相连，所述最后一个流水级内的寄存器文件将数据推移至所述结果寄存器文件。

根据本发明的一个实施例，所述处理器阵列还包括：全局流水级控制单元，用于控制所述多个流水级的启动以及各流水级之间的转换。

根据本发明的一个实施例，所述处理器阵列还包括：所述多个流水级具有相同的流水级时间。

根据本发明的一个实施例，相邻流水级内的寄存器文件通过寄存器空间复制的方式传递数据。

根据本发明的一个实施例，所述处理器单元包括MIPS核、ARM核或DSP核。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的处理器阵列采用多个流水级的方式组织各个处理器单元，同一流水级内的处理器单元通过本流水级的寄存器文件进行数据交互，不同流水级内的处理器单元彼此之间并不直接进行通信，相邻流水级之间通过寄存器文件进行数据的传递，使得整个处理器阵列能够很好地协同工作，有利于提高运算处理效率。

附图说明

图1是本发明实施例处理器阵列的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

参考图1，本实施例的处理器阵列包括多个处理器单元PU，处理器单元PU可以是一般意义上由程序控制的逻辑单元，可以完成各种算术、逻辑、移位、乘加等运算，例如可以是MIPS核、ARM核或DSP核，但并不限于此。

各个处理器单元PU被划分成多个流水级（Stage），分别为流水级1、流水级2……流水级N，其中N为正整数。不同流水级的处理器单元PU是相互独立的，不能直接进行数据交互，换言之，不同流水级的处理器单元PU之间不具有直接的通信连接。

采用多个流水级的方案可以有效降低运算处理时间，能够将需要多个周期完成的计算工作有效拆分为较短时间周期的多个流水级来处理，每个流水级同时并行、独立工作。

每一流水级内包含一个寄存器文件，例如，流水级1内设置有流水级1寄存器文件，流水级2内设置有流水级2寄存器文件，……，流水级N内设置有流水级N寄存器文件。各个流水级之间通过寄存器文件来实现数据的传递。每一流水级的执行时间是启动之前设置确定的，并且作为一个优选的实施例，所有流水级具有相同的流水级时间。统一的流水级时间可以保证流水级不会出现溢出现象。