[发明专利]使用通过对物理寄存器预分配的乱序重命名的运行时代码并行化

说明书

一种方法包括通过硬件实现的流水线来处理使用一个或更多个架构寄存器指定的程序代码的指令序列，该硬件实现的流水线对指令中的架构寄存器进行重命名以便产生使用一个或更多个物理寄存器(50)指定的操作。选择指令序列中的至少第一段和第二段，其中第二段在序列中比第一段晚出现。在完成对第一段的指令中的架构寄存器的重命名之前，通过将物理寄存器中的一个或更多个预分配给架构寄存器中的一个或更多个，对第二段的指令中的一个或更多个架构寄存器进行重命名。

发明领域

本发明总体上涉及处理器设计，特别是涉及用于运行时代码并行化的方法和系统。

发明背景

许多并行处理器通过采用寄存器重命名来解决数据依赖性。在本领域中已知各种寄存器重命名技术。Hennessy和Patterson在2011年9月的Morgan Kaufmann的“ComputerArchitecture-A Quantitative Approach”第五版的第3章中描述了一种基本的重命名方案，其通过引用并入本文。已知的重命名方案的概述由例如Sima在2000年9月的“TheDesign Space for Register Renaming Techniques”，IEEE Micro，第70-83页中给出，其通过引用并入本文。Monreal等人在2000年的Journal of Instruction-LevelParallelism的“Dynamic Register Renaming Through Virtual-Physical Registers”的第2卷中描述了其他重命名方案，该文献通过引用并入本文。

发明概述

本文描述的本发明的实施例提供了一种方法，该方法包括通过硬件实现的流水线来处理使用一个或更多个架构寄存器指定的程序代码的指令序列，该硬件实现的流水线重命名指令中的架构寄存器以便产生使用一个或更多个物理寄存器指定的操作。选择指令序列中的至少第一段和第二段，其中第二段在序列中比第一段晚出现。在完成对第一段的指令中的架构寄存器的重命名之前，通过将物理寄存器中的一个或更多个预分配给架构寄存器中的一个或更多个，对第二段的指令中的一个或更多个架构寄存器进行重命名。

在一些实施例中，在开始重命名第一段的指令中的架构寄存器之前执行将物理寄存器预分配给架构寄存器。在一些实施例中，对第二段的指令中的架构寄存器的重命名独立于对第一段的指令中的架构寄存器的重命名而被执行。

在一些实施例中，重命名架构寄存器包括识别对第一段中的架构寄存器的最后写入指令，并且将最后写入指令中的架构寄存器重命名为已被预分配的物理寄存器。在实施例中，该方法还包括向程序代码添加将最后写入操作的结果移动到预先分配的物理寄存器的一个或更多个操作。

在一些实施例中，预先分配物理寄存器包括在完成对第一段的指令中的架构寄存器的重命名之前，产生第二段的初始架构到物理寄存器的映射，以及重命名第二段的指令中的架构寄存器包括基于初始架构到物理寄存器的映射对架构寄存器进行重命名。

在示例实施例中，产生第二段的初始架构到物理寄存器的映射包括预测预期在第一段的末尾产生的最终架构到物理寄存器的映射，并且从第一段的预测的最终架构到物理寄存器的映射导出第二段的初始架构到物理寄存器的映射。

在另一个实施例中，导出第二段的初始架构到物理寄存器的映射包括将至少一个架构寄存器的映射从第一段的预测的最终架构到物理寄存器的映射复制到第二段的初始架构到物理寄存器的映射。

在一些实施例中，预测第一段的最终架构到物理寄存器的映射包括选择被预测为在第一段中被写入的至少架构寄存器，以及确定在第一段的末尾的该至少架构寄存器的最终架构到物理寄存器的映射。在示例实施例中，选择至少架构寄存器包括仅在架构寄存器也被预期在第二段中被读取时才选择该架构寄存器。在另一个实施例中，选择至少架构寄存器包括如果没有关于预期是否在第二段中访问架构寄存器的信息可用，则选择架构寄存器。