[发明专利]用于细粒度异构处理的指令集架构

说明书

本发明涉及用于细粒度异构处理的指令集架构（ISA）以及相关联的处理器、方法和编译器。ISA包括被配置成在具有实现不同的微架构的异构核的处理器上执行的指令。提供了用以使得能够针对具有异构核的目标处理器（或处理器家族）编译/汇编相应代码段并使得针对特定类型的处理器核微架构所编译的适当代码段在运行时间时经由ISA指令的执行而被动态地调用的机制。除了支持具有三个或更多个不同的核类型的处理器的指令之外，ISA指令还包括无条件分支和调用指令及有条件分支和调用指令二者。指令被配置成在基本上不添加开销的同时支持指令线程跨异构核的动态迁移。还提供了用以生成和汇编操作码段的编译器，所述操作码段被配置成在具有异构核的处理器上执行。

背景技术

处理器速度、存储器、存储和网络带宽技术方面的提高导致了增建和部署具有不断增加的容量的网络。最近，基于云的服务——诸如由亚马逊提供的那些（例如，亚马逊弹性计算云（EC2）和简单存储服务（S3））和由微软提供的那些（例如，Azure和Office365）——的引入导致了除了部署海量数据中心以支持采用私人网络基础设施的这些服务之外还增建附加网络以用于公共网络基础设施。

基于云的服务一般由大量互连的高速服务器来促进，其中主机设施通常称为服务器“农场”或数据中心。这些服务器农场和数据中心一般包括容纳在专门设计的设施中的机架和/或刀片服务器的大到海量的阵列。较大的基于云的服务中的许多都是经由跨地理区域分布或甚至全球分布的多个数据中心托管的。例如，微软Azure在美国、欧洲和亚洲中的每一个中都具有多个非常大的数据中心。亚马逊采用位于同一处且分离的数据中心用于托管它的EC2和AWS服务，仅在美国就包括不止十二个AWS数据中心。

数据中心性能中的限制性因素之一是在单个处理器级别和机架级别二者处的热负荷。热负荷与处理器功率消耗直接相关：处理器消耗的功率越多，它生成的热量就越多。随着处理器密度的增加（即，机架中的给定物理空间内的更多的处理器），热考虑变得愈加重要。现今，存在各种方法用于平衡性能和热负荷，包括使工作负载跨更多的处理器分布以及将核置于降低功率状态中。然而，这二者都是粗粒度的方法。

近来，引入了采用“大”核和“小”核的混合的异构处理器架构。所述处理器主要面向低功率客户端/移动设备，但可预想到具有异构架构的服务器处理器将通过更高效的处理器利用而提供增强的性能。

附图说明

在结合附图理解时，本发明的前述方面和许多伴随的优点将随着其通过参考以下详细描述变得更好理解而变得更容易领会，在附图中相同的参考标号贯穿各图指代相同的部分，除非另外指定：

图1a是Arm处理器的图示，其具有“大”核和“小”核的相同大小的集群并且被配置成实现成群切换的方案；

图1b是内核中切换器方案的图示，在所述方案下成对的大核和小核被实现为虚拟核；

图1c是具有“大”核和“小”核的Arm处理器的图示，其采用异构多处理（全局任务调度）方案，在所述方案下使得能实现所有核的同时使用；

图2a和2b分别图示了伪代码清单，其对应于采用具有IP偏移的操作数的无条件和有条件分支指令的实施例；

图3a和3b分别图示了伪代码清单，其对应于采用具有IP偏移的操作数的无条件和有条件调用指令的实施例；

图4a和4b分别图示了伪代码清单，其对应于采用具有要将执行分支到的操作码段的地址的操作数的无条件和有条件分支指令的实施例；

图5a和5b分别图示了伪代码清单，其对应于采用具有要调用的操作码段的地址的操作数的无条件和有条件调用指令的实施例；

图6a和6b分别图示了伪代码清单，其对应于支持具有N个不同的核类型的处理器的无条件和有条件调用指令的实施例；

图7是图示了根据一个实施例的由编译器实现的操作和逻辑的流程图，其用来编译和汇编操作码以用于在具有异构核的处理器上执行；