專利名稱：可編程操作級并行單元之間的同步結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種新型基于鄰接互連的陣列處理器結(jié)構(gòu)以及陣列單元之間的同步結(jié)構(gòu)，屬于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。
ニ背景技術(shù)：
由于半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn) 步，一個(gè)芯片內(nèi)集成的晶體管數(shù)目已經(jīng)到幾十億只，傳統(tǒng)的單處理器計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)面臨這個(gè)幾個(gè)技術(shù)屏障存儲墻(Memory Wall)、ILP墻(Instruction Level Parallel Wall)、功耗墻(Power Wall)等。已有的并行計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)只是部分解決了上述問題，但是無法應(yīng)對深亞微米技術(shù)下出現(xiàn)的紅磚墻(Red BrickWall)的問題。本發(fā)明的目的就是通過新型的體系結(jié)構(gòu)來解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出ー種新型的基于鄰接互連的陣列結(jié)構(gòu)以及陣列單元之間的同步結(jié)構(gòu)，如圖I所示。該陣列中的每個(gè)單元，是通過軟件可編程的，稱為可編程處理元PPE (Programmable Processing Element),說_如ド(I)連接關(guān)系圖I是ー個(gè)由N*N的結(jié)構(gòu)，除了四周的単元外，每個(gè)單元與它鄰接単元之間的連線只有東、西、南、北四個(gè)方向，是ー種固定連接關(guān)系。⑵PPE単元PPE単元，如附圖I所示，是ー種通過指令編程的可編程單元，可以是同質(zhì)的，也可以是異質(zhì)的，具有現(xiàn)在單CPU中的控制單元、數(shù)據(jù)通路，還包括數(shù)據(jù)存儲器、指令存儲器或者包含兩者。(3)PPE単元之間的數(shù)據(jù)同步PPE単元之間通過標(biāo)志寄存器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同歩。每個(gè)PPE單元，稱之為本地PPE，包含了東、西、南、北四個(gè)不同方向寄存器，稱之為方向標(biāo)志寄存器。當(dāng)某個(gè)方向的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后，給相應(yīng)方向標(biāo)志寄存器設(shè)置指示(高或者低電平)。本地PPE単元根據(jù)方向寄存器中指示來讀取它四個(gè)鄰接方向上的數(shù)據(jù)，當(dāng)本地PPE讀取數(shù)據(jù)后，將相應(yīng)方向標(biāo)志寄存器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為復(fù)位(高或者低電平)，以此機(jī)制以完成數(shù)據(jù)同歩。(4)PPE単元之間的數(shù)據(jù)傳遞PPE単元包含了東西南北四個(gè)方向四個(gè)寄存器組，稱之為數(shù)據(jù)傳遞寄存器組。本地PPE處理完后，根據(jù)指令中數(shù)據(jù)傳輸方向的要求，將數(shù)據(jù)寫入到相應(yīng)的傳遞寄存器組中。(5)指令存儲器(Instruction Memory):圖I中的指令寄存器用于存放數(shù)據(jù)并行級指令或者用于存放啟動(dòng)各個(gè)PE単元的Call指令。
四

圖I本發(fā)明的陣列結(jié)構(gòu)圖；圖2本發(fā)明的單元同步結(jié)構(gòu)示意圖五具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明的具體工作方式。圖2為PPE內(nèi)部結(jié)構(gòu)及同步結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示,所述同步結(jié)構(gòu)通過獨(dú)立的數(shù)據(jù)線在上下左右四個(gè)方向上與處理單元的ALU相連。輸出數(shù)據(jù)線帶有端ロ寄存器，以便存儲輸出數(shù)據(jù)供本地處理單元或相鄰處理単元使用。同步結(jié)構(gòu)內(nèi)部有數(shù)據(jù)選擇器，用以實(shí)現(xiàn)處理単元內(nèi)部指令對各方向端ロ寄存器的訪問。端ロ寄存器內(nèi)帶有標(biāo)志位，相鄰處理單元通過對標(biāo)志位的判斷來實(shí)現(xiàn)相鄰PPE単元的數(shù)據(jù)交互和通信。這種相鄰單元的數(shù)據(jù)同步結(jié)構(gòu)不僅和標(biāo)志位有夫，還和本地及相鄰PPE単元內(nèi)部的指令有夫，本地PPE根據(jù)本地指令確定操作后的數(shù)據(jù)送入哪個(gè)方向端ロ寄存器，是只向ー個(gè)方向傳送數(shù)據(jù)，還是向多個(gè)方向傳送數(shù)據(jù)。相鄰PPE単元不僅要根據(jù)標(biāo)志位判斷數(shù)據(jù)是否到達(dá)，還要判斷到達(dá)的數(shù)據(jù)是ー個(gè)還是多個(gè)方向都有數(shù)據(jù)到達(dá)，同時(shí)根據(jù)指令確定是需要的是那個(gè)方向的數(shù)據(jù)。有的內(nèi)部指令需要根據(jù)來數(shù)據(jù)的方向和值來確定是否忽略某個(gè)方向的值。
權(quán)利要求
1. 一種基于鄰接互連的陣列處理器結(jié)構(gòu)以及陣列單元之間的同步結(jié)構(gòu)，包括I)基于鄰接互連的陣列結(jié)構(gòu)，即ー種除了四周的単元外，每個(gè)單元與它鄰接単元之間的連線只有東、西、南、北四個(gè)方向的無長線的，具有固定連接關(guān)系的結(jié)構(gòu)。2)PPE単元之間的數(shù)據(jù)同步結(jié)構(gòu)，PPE単元之間通過標(biāo)志寄存器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同歩。每個(gè)PPE単元，稱之為本地PPE，包含了東、西、南、北四個(gè)不同方向寄存器，稱之為方向標(biāo)志寄存器。當(dāng)某個(gè)方向的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后，給相應(yīng)方向標(biāo)志寄存器設(shè)置指示(高或者低電平)。本地PPE單元根據(jù)方向寄存器中指示來讀取它四個(gè)鄰接方向上的數(shù)據(jù)，當(dāng)本地PPE讀取數(shù)據(jù)后，將相應(yīng)方向標(biāo)志寄存器的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置為復(fù)位(高或者低電平)，以此機(jī)制以完成數(shù)據(jù)同歩。
全文摘要
一種新型的基于鄰接互連的陣列結(jié)構(gòu)以及陣列單元之間的同步結(jié)構(gòu)，該陣列中的每個(gè)單元，是通過軟件可編程的，稱為可編程處理元PPE(Programmable Processing Element)。每個(gè)單元與它鄰接單元之間的連線只有東、西、南、北四個(gè)方向，是一種固定連接關(guān)系。PPE單元之間通過標(biāo)志寄存器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。每個(gè)PPE單元，稱之為本地PPE，包含了東、西、南、北四個(gè)不同方向寄存器，稱之為方向標(biāo)志寄存器。當(dāng)某個(gè)方向的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好之后，給相應(yīng)方向標(biāo)志寄存器設(shè)置指示(高或者低電平)。相鄰單元讀取后將標(biāo)志恢復(fù)，以此機(jī)制以完成數(shù)據(jù)同步。
文檔編號G06F15/80GK102650981SQ20111004674
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者劉鎮(zhèn)弢, 杜慧敏, 蔣林, 韓俊剛 申請人:西安郵電學(xué)院