[发明专利]一种CASP指令的执行方法、微处理器及计算机设备

说明书

本发明公开了一种CASP指令的执行方法、微处理器及计算机设备，本发明从指令缓冲取出CASP指令；将CASP拆分成两个微操作，每个微操作带有一个目的操作数，第一个微操作带有三个源操作数，第二个微操作带有两个源操作数；以微操作为单位进行译码、操作数重命名、分派和执行。第一个微操作执行将携带操作数和存储区域值比较，如果不等，则CASP指令执行结束，写回结果；否则再执行第二个微操作，获取数据的写权限，比较并写存储区域，写回结果。本发明能减少指令执行通路的源寄存器和目的寄存器通道个数，减少CASP指令执行通路数据存储宽度，并加速该指令的执行。

技术领域

本发明涉及微处理器设计技术领域，具体涉及一种CASP指令（比较-修改一对数原子指令）的执行方法、微处理器及计算机设备。

背景技术

在精简指令集计算机的指令集中，绝大部分指令为3个寄存器（两个源寄存器一个目的寄存器，或者三个源寄存器）。但是有些体系结构的指令集提供了比较-交换一对数的原子指令（CASP指令），该指令用助记符CASP Rs1, Rs2, Rt1, Rt2, Rn, #offset 表示。该指令有5个源操作数和2个目的寄存器。该指令的功能是将Rs1和Rs2寄存器值拼成比较值，Rt1和Rt2寄存器值拼成新值，从地址[Rn+offset]处读取两个寄存器宽度的值作为返回值，如果比较值和返回值相同，则将新值存入[Rn+offset]处，否则不进行数据储存操作，最后，将返回值写入Rs1和Rs2寄存器。该指令可以实现两倍于寄存器宽度数据的原子操作，可以方便对某些引用对超过寄存器宽度共享数据的互斥访问。

如图1所示，由于通常的指令都只有3个源操作数，1个目的操作数，所以实现CASP指令会有以下问题：1）指令传播通路必须扩宽，以便容纳5个源操作数和2个目的操作数；2）数据存储宽度必须扩宽，因为CASP指令需要携带4个寄存器宽度的数据。

申请号为201810718968.6的中国专利文献提供了一对数装载指令的实现方法，可以解决2个目的操作数的存放问题。但是CASP指令还有5个源操作数需要解决，5个操作数据无法在派发后合并。另外原子指令的执行要求获得数据的写权限才能进行操作，CASP 回写Rs1和Rs2寄存器的时机也会较长，影响程序性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种CASP指令的执行方法、微处理器及计算机设备，本发明能减少指令执行通路的源寄存器和目的寄存器通道个数，减少CASP指令执行通路数据存储宽度，并加速该指令的执行。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种CASP指令的执行方法，实施步骤包括：

1）取出CASP指令，CASP指令的指令格式为：CASP Rs1, Rs2, Rt1, Rt2, Rn, #offset；其中，Rs1, Rs2, Rt1, Rt2, Rn为5个源操作数且Rs1, Rs2兼作目的操作数，#offset为地址偏移量；

2）将CASP指令拆分为顺序执行的微操作CASP0和微操作CASP1；

3）以微操作为单位进行译码、操作数重命名、分派和执行；

4）执行第一个微操作CASP0将Rs1和Rs2寄存器值拼成比较值，并从地址[Rn+offset]处读取两个寄存器宽度的值作为返回值；

5）将比较值、返回值进行比较，如果比较值和返回值不相等则跳转执行步骤8）；否则跳转执行步骤6）；

6）执行第二个微操作CASP1将Rt1和Rt2寄存器值拼成新值；

7）将新值作为CASP指令的最终返回值写入地址[Rn+offset]处；

8）将地址[Rn+offset]处的数据写回结果总线。