[发明专利]一种分布式指令执行单元的方法及系统

说明书

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种分布式指令执行单元的方法及系统，本发明基于分布式执行单元A的思想，包括指令在译码器、重命名和指令分派阶段时，指令进入执行单元A执行。在执行单元A执行完成的指令，在指令分派阶段时，判断物理寄存器堆是否有空闲写端口，如果有空闲写端口，指针写回数据到物理寄存器堆，更新ROB，等待提交。如果没有空闲的物理寄存器堆写端口，指令进入保留站，并且翻译为MV指令，通过执行单元B的写端口，将指令结果写到物理寄存器堆。以较小的硬件为代价，增加执行单元A，执行单元A作为执行单元B的一个加速单元，可以提前执行数据准备好的指令，提高了流水线的执行效率。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体涉及一种分布式指令执行单元的方法及系统。

背景技术

微处理器经过50多年的发展，微处理器的架构伴随着半导体工艺经历了蓬勃的发展。从单核到物理多核及逻辑多核；从顺序执行到乱序执行；从单发射到多发射；尤其在服务器领域，不断的追求处理器的性能。

目前，服务器芯片基本都是超标量乱序执行架构，处理器的流水线如图1所示，每条指令都经历从取指单元到重排序缓存流水线，指令在保留站中取到数据，然后在执行单元中执行，执行完成写回物理寄存器，然后再通过公共总线forward数据到依赖指令。

超标量处理器的架构已经趋于成熟，因此，结合指令集的特点，进行架构的优化，提升微处理器的性能成为一种有效的手段。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种分布式指令执行单元的方法及系统，用于解决上述背景技术中存在的问题。

本发明通过以下技术方案予以实现：

第一方面，本发明公开一种分布式指令执行单元的方法，所述方法包括以下步骤：

S1从存储单元取出所要执行的指令依次经过预译码器和译码器；

S2指令重名后进入指令分派阶段，并在执行单元A中执行；

S3判断指令分派阶段物理寄存器堆是否有空闲写端口；

S4如果有空闲写端口，指针写回数据到物理寄存器堆，更新ROB，等待提交；

S5如果没有空闲的物理寄存器堆写端口，指令进入保留站，并且翻译为MV指令，通过执行单元B的写端口，将指令结果写到物理寄存器堆。

更进一步的，所述执行单元A包含加减法指令执行单元、移位指令执行单元、逻辑运算指令执行单元和分支指令执行单元。

更进一步的，所述执行单元A中，每个执行单元每个时钟周期执行一条指令，译码器、重命名和指令分派发送源操作数已经准好或者可以通过forward得到源操作数指令的请求执行信号，每个执行单元根据优先级关系仲裁，仲裁成功的指令进入执行单元执行。

更进一步的，所述执行单元A中，如果是译码器请求的指令执行完成，指令的结果和指令目的寄存器的逻辑寄存器编码forward到译码器，译码器根据逻辑寄存器进行比较，取到指令间的依赖数据；

如果指令是重命名或者指令分派的指令执行完成，指令的结果和指令的物理寄存器编码forward到重命名、指令分派和保留站。

更进一步的，所述执行单元A中执行的指令包括立即数、MV相关的指令，LUI指令和ADDI译码为MV指令时，指令的结果在执行单元A中可以直接forward到依赖指令；

加减法指令、移位指令、逻辑运算指令及分支指令，这类指令在执行单元中需要运算，根据重命名得到的物理寄存器，forward指令结果到依赖指令。

更进一步的，当译码器、重命名及指令分派阶段相同类型指令请求在执行单元A执行时，优先级关系为：指令分派重命名译码器。