[发明专利]一种粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构

权利要求书

1.一种粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：用于实现m×n矩形阵列排布的可重构阵列与系统控制内核之间的参数传递，同时完成可重构阵列上的数据寄存和传输，包括全局寄存器文件、本地寄存器文件和分布式寄存器文件：

所述全局寄存器文件：作为连接系统控制内核和可重构阵列的共享寄存器，不仅满足系统控制内核对可重构阵列调用时的参数传递需求，而且作为每个重构处理单元都可以连接的寄存器，拥有可重构阵列中最大的扇出系数；

所述本地寄存器文件：每个重构处理单元均对应设计有一个本地寄存器，所述本地寄存器作为与之相对应的重构处理单元的私有寄存器，数据仅供与之相对应的重构处理单元使用；

所述分布式寄存器文件：作为可重构阵列中重构处理单元之间的数据寄存和传输通道。

2.根据权利要求1所述的粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：所述全局寄存器文件，包括n个全局寄存器，所述全局寄存器文件的数据位宽与重构处理单元的数据位宽一致；所述全局寄存器文件作为数据传输通道，用于传输输入参数和返回值，并且系统控制内核和可重构阵列都可以对全局寄存器进行存取。

3.根据权利要求2所述的粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：所述全局寄存器文件与可重构阵列直接互联，具体实现方法为：设计全局寄存器文件顶端的m个全局寄存器和底端的1个全局寄存器采用全网状互联和总线互联、可以被所有的重构处理单元访问，其余全局寄存器采用总线互联；当循环传入参数大于m、超过顶端的m个全局寄存器时，多出的参数需要通过总线访问；底端的1个全局寄存器用于传输函数返回值。

4.根据权利要求1所述的粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：所述本地寄存器文件，主要用于存储生命周期较长而空间位置固定的变量，其输入和输出的对象都只是其私有的重构处理单元；所述本地寄存器能够在一个周期内完成输出数据到输入数据的准备工作；所述本地寄存器的写入通过配置字中的使能位控制，当使能位置时，其可以在一个周期内完成将重构处理单元的计算结果写入本地寄存器的本地寄存器文件中。

5.根据权利要求1所述的粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：所述分布式寄存器文件由按m×n矩形阵列排布的分布式寄存器构成，每行寄存器组和每列寄存器组共享一个分布式寄存器，分布式寄存器和重构处理单元的位置一一对应；每个重构处理单元可以操作两组寄存器，分别为对应位置分布式寄存器所置于的一行寄存器组和一列寄存器组；每个重构处理单元在同一时间仅能操作一组寄存器，多个重构处理单元间的读写操作通过多路器进行选择；多个重构处理单元可以同时对跨行域寄存器组进行写操作；多个重构处理单元可以同时对同一个分布式寄存器进行读操作。

6.根据权利要求5所述的粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：所述跨域寄存器组以行互联或列互联的方式实现互联，当位于第i行、第j列的重构处理单元将数据写入跨域寄存器时，位于第i行或第j列上的所有重构处理单元都可以通过跨域寄存器获得数据。

7.根据权利要求5所述的粗粒度可重构层次化的阵列寄存器文件结构，其特征在于：所述分布式寄存器文件采用多输入、多输出的数据访存形式，为了避免出现不同的重构处理单元同时存取同一个分布式寄存器，采用下述两种方法规避：

方法一、通过在映射中避免同时对同一个分布式寄存器进行存取；

方法二、在不可预知的多个重构处理单元同时存取同一个分布式寄存器的情况下，根据重构处理单元在可重构阵列中的编号，按照编号顺序从大到小进行优先等级划分，优先等级高的重构处理单元用于写入的权利。