[发明专利]控制异步管线的级的操作速度

说明书

一种异步管线[105]包括第一级[112]和一个或多个第二级[111、113]。控制器[162]将控制信号提供到所述第一级以指示对所述第一级的操作速度的修改。所述修改是基于所述第一级的完成状态与所述一个或多个第二级的一个或多个完成状态的比较而确定。在一些情况下，所述控制器提供指示对施加到所述第一级的操作电压和所述第一级中的缓冲器[226]的驱动强度的修改的控制信号。

政府许可的权利

本发明是在能源部(DOE)授予的基本合同号DE-AC52-07NA27344、转包合同号B609201下在政府支持下进行的。政府在本发明中拥有某些权利。

背景技术

相关技术的描述

处理系统通常实施包括用于处理指令的一系列级的管线架构。每个级执行对输入数据进行操作以产生输出数据的任务。由寄存器在所述级之间传送数据，所述寄存器可以实施为触发器或锁存器。所述级从输入寄存器存取输入数据并且将输出数据提供到输出寄存器。管线的级的输入寄存器可以接收由所述管线的较早的级提供到对应的输出寄存器的输出数据作为输入数据，并且所述级的所述输出寄存器可以是后续级的输入数据。管线中的级在一些情况下对多个输入数据集同时进行操作。举例来说，实施单指令多数据(SIMD)操作的管线架构可以同时执行相同的指令多输入数据集，所述指令多输入数据集称为“波”或“计算波”。波是由对应于不同的输入数据集的多个工作项目构成。工作项目的执行时间通常依据输入数据而变，并且因此每个波中的工作项目可以在不同时间完成。

附图说明

通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且使其众多特征和优势对于本领域技术人员显而易见。在不同图式中使用相同的参考符号会指示类似或等同的项目。

图1是根据一些实施方案的包括异步管线的处理系统的框图。

图2是根据一些实施方案的异步管线的一部分的框图。

图3是根据一些实施方案的包括复制关键路径的异步管线的一部分的框图。

图4是根据一些实施方案的异步管线的一部分的框图。

图5是根据一些实施方案的在复制关键路径中实施中间完成状态检测的异步管线的一部分的框图。

图6是根据一些实施方案的实施中间完成状态检测的异步管线的一部分的框图。

图7是根据一些实施方案的实施并行处理的异步管线的一部分的框图。

图8是根据一些实施方案的用于修改异步管线中的级的操作速度的方法的流程图。

具体实施方式

执行管线的级是同步的，在那种情况下，使用相同的时钟信号对级之间的寄存器进行计时，或者所述寄存器是异步的，在那种情况下，管线的每个级是自定时的，使得不同的级可以与其他级独立地读取输入数据，执行指令，并且写入输出数据。在任一情况下，所述级以可变的等待时间完成它们的任务，所述可变的等待时间取决于由所述级执行的操作的类型、由所述级操作的数据以及由所述级操作的数据值的序列。比其他级更早地完成它们的任务的级在等待其他级完成时保持闲置，这降低了管线的总吞吐量并且浪费了闲置的级所消耗的静态功率。通常在同步管线的硬件的逻辑合成和物理布局期间基于跨越所述同步管线的所有级的关键路径的等待时间来调整所述同步管线的时序以试图使所述同步管线的操作频率最大化。然而，同步管线通常执行多种多样的操作，所述操作具有与在所述同步管线的设计期间所使用的关键路径的等待时间不同的等待时间。因此，所述同步管线的性能并非始终最佳或者如预期般高能效。