[发明专利]一种基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算装置及方法

权利要求书

1.一种基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算装置，包括运算处理芯片和集成在运算处理芯片里的CPU内核，还包括片上存储器、片外存储器及与三者连接的系统总线，其特征在于，还包括与系统总线和CPU内核连接的扩展指令执行单元；

所述扩展指令执行单元集成在运算处理芯片内，包括下列子单元：

与CPU内核连接的指令译码及控制单元，实现以下功能：完成自定义扩展指令的译码，并控制直接内存快速访存单元、缓存管理单元及向量矩阵运算单元完成扩展指令；

与所述系统总线连接的直接内存快速访存单元；

与直接内存快速访存单元和缓存管理单元连接的紧耦合缓存单元；

与向量矩阵运算单元和紧耦合缓存单元连接的缓存管理单元；

向量矩阵运算单元，实现以下功能：接收指令译码及控制单元发送的译码后的扩展指令，实现向量或矩阵的算术和逻辑运算。

2.根据权利要求1所述的基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算装置，其特征在于：所述紧耦合缓存单元有多个。

3.根据权利要求1所述的基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算装置，其特征在于：所述扩展指令执行单元的实现方式为：利用Verilog代码硬件编程设计，并在所述运算处理芯片中的部分空间内实现的单独硬件结构。

4.根据权利要求1所述的基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算装置，其特征在于：所述自定义扩展指令存储在片上存储器。

5.根据权利要求1所述的基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算装置，其特征在于，还包括与系统总线连接的片外存储器，所述自定义扩展指令存储在片外存储器。

6.一种基于可扩展指令集CPU内核的扩展运算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1. CPU内核判断接收指令是否为扩展指令；是则进入步骤S2，否则自行处理；

S2. 启动扩展指令执行单元，CPU内核将扩展指令发送到扩展指令执行单元中的指令译码及控制单元，指令译码及控制单元将该扩展指令译码并控制相应扩展子单元进行运算；

S3. 直接内存快速访存单元根据译码的结果，从片上存储或片外存储直接读取相应的数据放入紧耦合缓存单元对应的位置或直接将紧耦合缓存单元的结果写出到片上存储器或片外存储器；

S4. 向量矩阵运算单元调用紧耦合缓存单元的数据并根据译码结果进行相应的运算；运算完成的结果存入紧耦合缓存单元，完成扩展指令运算。