[发明专利]基于RISC-V指令集的向量寄存器堆缓存系统

说明书

本发明提出了基于RISC‑V指令集的向量寄存器堆缓存系统，涉及寄存器堆领域；该系统包括指令调度单元、执行单元、高速缓存寄存器、向量寄存器堆和加载单元；指令调度单元，用于向执行单元发送缓存指令，执行单元接收缓存指令，控制高速缓存寄存器和向量寄存器堆执行动作；指令调度单元，还用于向加载单元发送与缓存指令对应的加载指令，并将与加载指令对应的加载内容传入向量寄存器堆内；以此可以减少高速缓存寄存器、向量寄存器堆以及执行单元等的内部冲突，提高性能，通过与高速缓存寄存器连接的记录缓存单元，以实现在发生冲突时，将发生冲的加载内容缓存，并且对发生冲突的内容进行重命名等修订，从而解决了难以避免的访问冲突的情况。

技术领域

本发明涉及寄存器堆领域，具体而言，涉及基于RISC-V指令集的向量寄存器堆缓存系统。

背景技术

RISC-V是基于精简指令集原则的开源指令集架构，具有完整的工具链，允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件，有巨大的发展空间；随着社会的发展，业界对处理器性能的要求也越来越高，向量指令也就应运而生；向量指令进行单指令多数据处理，以面积换时间，现阶段几乎所有的指令集架构都支持向量指令，而向量寄存器堆是实现向量指令的核心部件；良好的向量寄存器堆系统在向量处理器的设计中尤为重要；向量寄存器堆一般都是采用多Bank结构，基于该基础设计不同的处理结构来提升处理器性能。

现有技术的不足：

1.用于RISC-V指令集架构的向量相关数据通路没有对全部类型的全向量寄存器堆数据的处理类指令做优化，采用expand、slide、narrow等需要针对其优化数据通路设计，会做大量的重复性工作；

2.一套代码对应一套硬件设计，可移植性差；

3.操作VRF的bank时难以避免的会遇到访问冲突的情况；

4.向量处理器执行内存相关操作、运算相关操作时会频繁访问VRF，放大了访问冲突的几率。

发明内容

本发明的目的在于提供基于RISC-V指令集的向量寄存器堆缓存系统，以解决上述背景技术中存在的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供了基于RISC-V指令集的向量寄存器堆缓存系统，包括依次连接的指令调度单元、执行单元、高速缓存寄存器、向量寄存器堆和加载单元，还包括分别与执行单元、高速缓存寄存器和向量寄存器堆相连接的队列单元；

指令调度单元，用于向执行单元发送缓存指令；

执行单元，用于接收缓存指令，并控制高速缓存寄存器和向量寄存器堆执行与缓存指令相应的动作；

指令调度单元，还用于向加载单元发送与缓存指令对应的加载指令；

加载单元，用于接收加载指令，并将与加载指令对应的加载内容传入向量寄存器堆内；

队列单元，用于接收向量寄存器堆发送的加载内容，并将加载内容发送至执行单元；

执行单元，还用于完成对加载内容的运算，得到运算结果，并将运算结果传输至高速缓存寄存器。

本发明的有益效果是：通过高速缓存寄存器将加载内容在执行部件和向量寄存器堆之间中转，高速缓存寄存器从执行单元接收请求或者接收结果，可以将这些接收到的结果转发给队列单元和执行单元，以便在高速缓存寄存器执行缓存指令时使用这些接收到的结果的数据，并延迟地将结果写回向量寄存器堆；从而解决了向量处理器执行内存相关操作或运算相关操作时频繁访问向量寄存器堆、放大了访问冲突的几率的问题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，上述系统还包括扩展接口，扩展接口与高速缓存寄存器相连接；