專利名稱：具有指令預(yù)解碼器的直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元的制作方法
背景處理器可使用指令管線來(lái)執(zhí)行指令。處理器管線可包括例如取指、對(duì)指令解碼、以及執(zhí)行指令的級(jí)。盡管處理器是在執(zhí)行級(jí)中執(zhí)行指令的，但是下一個(gè)順序的指令可同時(shí)在解碼級(jí)中解碼(并且再下一個(gè)指令可同時(shí)在取指級(jí)中取回)。注意，每一級(jí)可與一個(gè)以上的時(shí)鐘周期相關(guān)聯(lián)(例如，解碼級(jí)可包括預(yù)解碼級(jí)和解碼級(jí)，這些級(jí)中的每一個(gè)都與一個(gè)時(shí)鐘周期相關(guān)聯(lián))。因?yàn)椴煌墓芫€級(jí)可同時(shí)在不同的指令上工作，所以能夠提高處理器的性能。
但是，在指令被解碼之后，處理器可能會(huì)確定下一個(gè)順序的指令不應(yīng)被執(zhí)行(例如，當(dāng)已解碼的指令與跳轉(zhuǎn)或分支指令相關(guān)聯(lián)時(shí))。在此情形中，當(dāng)前在解碼和取指級(jí)中的指令可從管線中移除。這一稱為“分支誤預(yù)測(cè)損失”的情況會(huì)降低處理器的性能。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是一種裝置的框圖。
圖2示出指令管線級(jí)。
圖3是根據(jù)某些實(shí)施例的一種裝置的框圖。
圖4是根據(jù)某些實(shí)施例的一種方法。
圖5示出根據(jù)某些實(shí)施例的指令管線級(jí)。
圖6是根據(jù)某些實(shí)施例的一種裝置的示例。
圖7是根據(jù)某些實(shí)施例的一種系統(tǒng)的框圖。
詳細(xì)描述圖1是裝置100的框圖，該裝置包括全局存儲(chǔ)器110，用于存儲(chǔ)指令(例如，在引導(dǎo)過(guò)程期間被加載到全局存儲(chǔ)器110中的指令)。全局存儲(chǔ)器110可存儲(chǔ)例如m個(gè)字(例如，100,000個(gè)字)，其中每個(gè)字有n位(例如，32位)。
直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)(DMA)引擎120可從全局存儲(chǔ)器110順序地檢索指令，并將指令傳送到處理元件處的本地存儲(chǔ)器130(例如，傳送到處理元件的高速緩沖存儲(chǔ)器)。例如，可使用到DMA引擎120的n位輸入路徑，來(lái)從全局存儲(chǔ)器110檢索指令。然后DMA引擎120可使用寫信號(hào)(WR)和寫地址(WR ADDRESS)，經(jīng)由n位輸出路徑將指令傳送到本地存儲(chǔ)器130。
然后，處理器140可使用讀信號(hào)(RD)和讀地址(RD ADDRESS)，經(jīng)由n位路徑從本地存儲(chǔ)器130檢索順序指令。處理器140隨即可執(zhí)行這些指令。為提高性能，處理器140可使用圖2中所示的指令管線200來(lái)執(zhí)行指令。當(dāng)處理器140在處理級(jí)230中執(zhí)行指令時(shí)，下一個(gè)順序指令同時(shí)在解碼級(jí)220、222中被解碼(而再下一個(gè)指令同時(shí)在取指級(jí)210中被取回)。
注意，單個(gè)級(jí)可與一個(gè)以上的時(shí)鐘周期相關(guān)聯(lián)，特別是以相對(duì)較高的時(shí)鐘頻率。例如，在圖2中所示的管線200中，需要兩個(gè)時(shí)鐘周期來(lái)取回一條指令(C0和C1)。類似地，對(duì)指令解碼需要一個(gè)時(shí)鐘周期(C2)來(lái)將指令部分地翻譯成“已預(yù)解碼”的指令，并需要另一個(gè)時(shí)鐘周期(C3)來(lái)將已預(yù)解碼的指令轉(zhuǎn)換為能被執(zhí)行的已完全解碼的指令。
在指令被解碼之后，處理器140可能會(huì)確定下一個(gè)順序指令將不會(huì)被執(zhí)行(例如，當(dāng)已解碼的指令與跳轉(zhuǎn)或分支指令相關(guān)聯(lián)時(shí))。在此情形中，當(dāng)前在解碼級(jí)220、222和取指級(jí)210中的指令可從管線200中移除。因取回和解碼不會(huì)被執(zhí)行的指令而浪費(fèi)的時(shí)鐘周期被稱為“分支延遲時(shí)隙”。
減少分支延遲時(shí)隙數(shù)可提高處理器140的性能。例如，如果已部分或完全解碼的指令被存儲(chǔ)在全局存儲(chǔ)器110中，則可將預(yù)解碼級(jí)220從管線200中移除，并減少分支延遲時(shí)隙數(shù)。但是，已預(yù)解碼的指令將會(huì)顯著地大于原始的指令。例如，一條32位指令在解碼之后可能具有100位。因此，將已解碼的指令存儲(chǔ)在全局存儲(chǔ)器110中可能是不切實(shí)際的(例如，因?yàn)樗璧拇鎯?chǔ)器區(qū)域太大)。
圖3是根據(jù)某些實(shí)施例的裝置300的框圖。和以前一樣，DMA單元320經(jīng)由輸入路徑從存儲(chǔ)器單元310順序地檢索指令。但是，根據(jù)這一實(shí)施例，DMA單元320還包括指令預(yù)解碼器，用于對(duì)指令預(yù)解碼。
圖4是根據(jù)某些實(shí)施例的可由DMA單元320執(zhí)行的方法。注意，本文中所描述的任何方法都可由硬件、軟件(包括微碼)、或硬件和軟件的組合來(lái)執(zhí)行。例如，存儲(chǔ)介質(zhì)可在其上存儲(chǔ)當(dāng)由機(jī)器執(zhí)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生根據(jù)本文中所描述的任何實(shí)施例的性能的指令。
在402，從存儲(chǔ)器單元310檢索指令。在404，DMA單元320隨即對(duì)該指令預(yù)解碼。DMA單元320可例如部分地或完全地對(duì)指令解碼。在406，將來(lái)自DMA單元320的已預(yù)解碼的指令提供給處理單元處的本地存儲(chǔ)器330。
再次參考圖3，處理器340隨即可從本地存儲(chǔ)器330檢索已預(yù)解碼的指令，并執(zhí)行該指令。圖5示出根據(jù)某些實(shí)施例的指令管線500。因?yàn)镈MA單元320已經(jīng)對(duì)指令預(yù)解碼，所以與圖2相比，可減少處理器340生成已完全解碼的指令所需的時(shí)鐘周期數(shù)(分支延遲時(shí)隙C0到C2)，并可提高處理器340的性能。此外，因?yàn)橹挥斜镜卮鎯?chǔ)器330才需要足夠大以存儲(chǔ)已預(yù)解碼的指令(而存儲(chǔ)器單元310仍然存儲(chǔ)較小的原始指令)，所以可限制所導(dǎo)致的存儲(chǔ)器區(qū)域增長(zhǎng)。如果DMA單元320完全解碼了指令，則甚至可進(jìn)一步減少分支延遲時(shí)隙數(shù)(盡管需要進(jìn)一步增加本地存儲(chǔ)器330的大小以存儲(chǔ)已完全解碼的指令)。
圖6是根據(jù)某些實(shí)施例的裝置600的示例，該裝置包括全局存儲(chǔ)器610，用于存儲(chǔ)n位的指令。DMA引擎620順序地檢索指令，而指令預(yù)解碼邏輯622對(duì)每條指令預(yù)解碼，以生成q位的已預(yù)解碼的指令(例如，在高速緩存未命中時(shí)，或通過(guò)受軟件控制的DMA命令)。
DMA引擎620隨即可使用寫信號(hào)(WR)和p位寫地址(WR ADDRESS)，經(jīng)由q位輸出路徑將已預(yù)解碼的指令傳送到本地存儲(chǔ)器630。本地存儲(chǔ)器630可以是例如，能夠存儲(chǔ)已被預(yù)解碼的2p個(gè)字的處理器高速緩存(例如，10位寫地址可訪問(wèn)1,024條指令)。注意，因?yàn)橹噶钜驯活A(yù)解碼，所以q可能大于n(例如，因?yàn)橐杨A(yù)解碼的指令大于原始指令)。存儲(chǔ)在本地存儲(chǔ)器630中的已預(yù)解碼的指令可包括例如執(zhí)行單元控制信號(hào)和/或標(biāo)志。
處理器140隨即可使用讀信號(hào)(RD)和p位讀地址(RD ADDRESS)，經(jīng)由q位路徑從本地存儲(chǔ)器630檢索已預(yù)解碼的指令。處理器640可包括例如與圖2相比使用較少管線級(jí)來(lái)執(zhí)行指令的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)設(shè)備等(例如，因?yàn)橹辽倥c解碼相關(guān)聯(lián)的某一部分分支延遲時(shí)隙不再是必需的)。
圖7是根據(jù)某些實(shí)施例的系統(tǒng)700的框圖。具體地，系統(tǒng)700是帶多向天線740的無(wú)線設(shè)備。系統(tǒng)700可以是例如碼分多址(CDMA)基站。
該無(wú)線設(shè)備包括片上系統(tǒng)(SOC)裝置710、同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)單元720、以及外圍部件互連(PCI)接口單元730(諸如根據(jù)題為“PCIExpress 1.0”(2002)的PCI標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)集團(tuán)(SIG)文獻(xiàn)操作的單元等)。SOC裝置710可以是例如帶有存儲(chǔ)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)指令和數(shù)據(jù)的全局存儲(chǔ)器的數(shù)字基帶處理器。此外，多個(gè)DMA引擎可根據(jù)本文中所描述的任何實(shí)施例，從全局存儲(chǔ)器檢索指令，對(duì)指令預(yù)解碼，并將已預(yù)解碼的指令提供給多個(gè)DSP(例如，DSP1到DSPN)。
以下示出各種其它實(shí)施例。這些實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)所有可能實(shí)施例的定義，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，許多其它實(shí)施例是可能的。此外，盡管為清楚起見(jiàn)簡(jiǎn)單描述了以下實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，在需要的情況下，如何對(duì)以上描述進(jìn)行任何修改來(lái)適應(yīng)這些及其它實(shí)施例和應(yīng)用。
盡管已描述了DMA單元包括內(nèi)置指令預(yù)解碼器的某些實(shí)施例，但是指令預(yù)解碼器可改為外置于DMA單元。例如，當(dāng)指令從外置于處理單元的存儲(chǔ)器被“傳入”時(shí)，外置于DMA單元的單元可對(duì)指令部分地或完全地解碼。此外，盡管某些實(shí)施例是結(jié)合SOC實(shí)現(xiàn)來(lái)描述的，但是本文中所描述的部分或所有單元可使用多個(gè)集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本文中所描述的數(shù)個(gè)實(shí)施例純粹是為說(shuō)明的目的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)從此描述中認(rèn)識(shí)到，可實(shí)施經(jīng)修改和變更的其它實(shí)施例，而它們僅受所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括從存儲(chǔ)器單元檢索指令；在直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元對(duì)所述指令預(yù)解碼；以及將來(lái)自所述直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元的已預(yù)解碼的指令提供給處理元件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述提供包括，將所述已預(yù)解碼的指令存儲(chǔ)在所述處理元件本地的存儲(chǔ)器中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述已預(yù)解碼的指令是要由所述處理元件執(zhí)行的已完全解碼的指令。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述處理元件處對(duì)所述已預(yù)解碼的指令解碼；以及經(jīng)由處理器管線執(zhí)行所述已解碼的指令。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在引導(dǎo)過(guò)程期間，將指令加載到所述存儲(chǔ)器單元中。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述處理元件是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)設(shè)備。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述已預(yù)解碼的指令包括執(zhí)行控制信號(hào)。
8.一種裝置，包括輸入路徑，用于從存儲(chǔ)器單元接收指令；直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元，包括用于對(duì)所述指令預(yù)解碼的指令預(yù)解碼器；以及輸出路徑，用于將來(lái)自所述直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元的已預(yù)解碼的指令提供給處理元件。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括被耦合到所述輸入路徑的所述存儲(chǔ)單元。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，還包括被耦合到所述輸出路徑的所述處理元件。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述處理單元包括本地存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述已預(yù)解碼的指令。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，包括多個(gè)處理元件，其中每個(gè)處理元件與一個(gè)包括指令預(yù)解碼器的直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元相關(guān)聯(lián)。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述輸入路徑有n位，所述輸出路徑有q位，并且n＜q。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元、所述存儲(chǔ)器單元和所述處理元件被構(gòu)造在集成電路上。
15.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述處理元件是具有指令管線的精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)設(shè)備。
16.一種物品，包括其上存儲(chǔ)指令的存儲(chǔ)介質(zhì)，當(dāng)所述指令被機(jī)器執(zhí)行時(shí)，導(dǎo)致以下動(dòng)作從存儲(chǔ)器單元檢索指令，在直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元處對(duì)所述指令預(yù)解碼，以及將來(lái)自所述直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元的已預(yù)解碼的指令提供給處理元件。
17.如權(quán)利要求16所述的物品，其特征在于，所述提供包括，將所述已預(yù)解碼的指令存儲(chǔ)在所述處理元件本地的存儲(chǔ)器中。
18.一種裝置，包括全局存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)指令；指令預(yù)解碼器；以及處理器，其中所述指令預(yù)解碼器在指令從所述全局存儲(chǔ)器傳送到所述處理器時(shí)對(duì)所述指令預(yù)解碼。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，還包括直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元，用于安排要從所述全局存儲(chǔ)器單元檢索的指令，以及安排要向所述處理器提供的已預(yù)解碼的指令。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，已預(yù)解碼的指令包括執(zhí)行控制信號(hào)。
21.一種系統(tǒng)，包括多向天線；以及具有直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元的裝置，所述直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元包括輸入路徑，用于從存儲(chǔ)器單元接收指令，指令預(yù)解碼器，用于對(duì)所述指令預(yù)解碼，以及輸出路徑，用于將已預(yù)解碼的指令提供給處理元件。
22.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述裝置是數(shù)字基帶處理器。
23.如權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字基帶處理器被構(gòu)成為片上系統(tǒng)。
24.如權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是碼分多址基站。
全文摘要
根據(jù)某些實(shí)施例，指令在直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)單元處被預(yù)解碼。
文檔編號(hào)G06F9/30GK1894660SQ200480037087
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者C·阿爾博拉, A·古普塔, T－H·陸 申請(qǐng)人:英特爾公司