轉(zhuǎn)置指令的制作方法
【專利摘要】描述了轉(zhuǎn)置指令。取出轉(zhuǎn)置指令，其中轉(zhuǎn)置指令包括指定向量寄存器或存儲(chǔ)器位置的操作數(shù)。解碼該轉(zhuǎn)置指令。執(zhí)行經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指令，使得所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的每個(gè)數(shù)據(jù)元素以相反的順序被存儲(chǔ)在該指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中。
【專利說明】轉(zhuǎn)置指令
發(fā)明領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及計(jì)算機(jī)處理器架構(gòu)，更具體地涉及轉(zhuǎn)置指令。
【背景技術(shù)】
[0002]指令集，或指令集架構(gòu)(ISA)是涉及編程的計(jì)算機(jī)架構(gòu)的一部分，并可以包括原生數(shù)據(jù)類型、指令、寄存器架構(gòu)、尋址模式、存儲(chǔ)器架構(gòu)，中斷和異常處理、以及外部輸入和輸出(I/O)。應(yīng)注意術(shù)語指令在本文中一般指的是宏指令一即提供給處理器以供執(zhí)行的指令一與從處理器的解碼器解碼宏指令得到的微指令或微操作不同。
[0003]指令集架構(gòu)與微架構(gòu)不同，微架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)ISA的處理器的內(nèi)部設(shè)計(jì)。帶有不同的微架構(gòu)的處理器可以共享共同的指令集。指令集包括一個(gè)或多個(gè)指令格式。給定指令格式定義各種字段(位數(shù)、位位置)以指定要執(zhí)行的操作以及將對(duì)其進(jìn)行該操作的操作數(shù)等。給定指令是使用給定指令格式來表達(dá)的，并指定操作和操作數(shù)。指令流是特定指令序列，其中，序列中的每一指令都是指令以指令格式出現(xiàn)。
[0004]科學(xué)、金融、自動(dòng)向量化的通用RMS(識(shí)別、挖掘以及合成)/可視和多媒體應(yīng)用(例如，2D/3D圖形、圖像處理、視頻壓縮/解壓縮、語音識(shí)別算法和音頻操縱)常常需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)項(xiàng)執(zhí)行相同操作(被稱為“數(shù)據(jù)并行性”)。單指令多數(shù)據(jù)(SMD)是指使處理器對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)執(zhí)行相同操作的一種指令。SMD技術(shù)特別適于能夠在邏輯上將寄存器中的位分割為若干個(gè)固定尺寸的數(shù)據(jù)元素的處理器，其中每一個(gè)數(shù)據(jù)元素都表示單獨(dú)的值。例如，64位寄存器中的位可以被指定為作為四個(gè)單獨(dú)的16位數(shù)據(jù)元素來操作的源操作數(shù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)元素都表示單獨(dú)的16位值。作為另一個(gè)示例，256位寄存器中的位可以被指定為作為四個(gè)單獨(dú)的64位打包數(shù)據(jù)元素(四字(Q)尺寸的數(shù)據(jù)元素)、八個(gè)單獨(dú)的32位打包數(shù)據(jù)元素(雙字(D)尺寸的數(shù)據(jù)元素)、十六個(gè)單獨(dú)的16位打包數(shù)據(jù)元素(字(W)尺寸的數(shù)據(jù)元素)、或三十二個(gè)單獨(dú)的8位數(shù)據(jù)元素(字節(jié)(B)尺寸的數(shù)據(jù)元素)來操作的源操作數(shù)。這種類型的數(shù)據(jù)被稱為打包數(shù)據(jù)類型或向量數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)類型的操作數(shù)被稱為打包數(shù)據(jù)操作數(shù)或向量操作數(shù)。換句話說，打包數(shù)據(jù)項(xiàng)或向量指的是打包數(shù)據(jù)元素的序列；并且打包數(shù)據(jù)操作數(shù)或向量操作數(shù)是SMD指令(也稱為打包數(shù)據(jù)指令或向量指令)的源操作數(shù)或目的地操作數(shù)。
[0005]轉(zhuǎn)置操作是向量軟件中的常見基元。雖然某些指令集架構(gòu)提供用于執(zhí)行轉(zhuǎn)置操作的指令，但這些指令通常是混洗或置換，混洗和置換需要使用立即數(shù)位或使用單獨(dú)的向量寄存器來設(shè)置混洗控制掩碼的額外開銷，由此增加了指令有效負(fù)荷并增加了尺寸。此外，一些指令集架構(gòu)的混洗操作是通道內(nèi)(in-lane)的128位操作。結(jié)果，為了進(jìn)行256位或512位寄存器(作為示例)的完整轉(zhuǎn)置操作，混洗和置換的組合是必須的。
[0006]軟件應(yīng)用花費(fèi)相當(dāng)百分比的時(shí)間在對(duì)存儲(chǔ)器的加載(LD)和存儲(chǔ)(ST)上，其中加載的執(zhí)行次數(shù)通常超過存儲(chǔ)的執(zhí)行次數(shù)的兩倍。需要多次加載和存儲(chǔ)操作的函數(shù)中的一些函數(shù)幾乎不需要計(jì)算，諸如存儲(chǔ)器清除、存儲(chǔ)器復(fù)制、轉(zhuǎn)置；而另一些函數(shù)采用很少的計(jì)算，諸如矩陣點(diǎn)乘、數(shù)組求和等等。每個(gè)加載操作或存儲(chǔ)操作都需要核資源(例如預(yù)留站(RS)、重排序緩沖器(ROB)、填充緩沖器、等等)。
[0007]附圖簡沭
[0008]本發(fā)明是作為示例說明的，而不僅受限于各個(gè)附圖的圖形，在附圖中，類似的參考編號(hào)表示類似的元件，其中:
[0009]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)置指令的示例性執(zhí)行；
[0010]圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)置指令的另一示例性執(zhí)行；
[0011]圖3是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的通過執(zhí)行單個(gè)轉(zhuǎn)置指令來轉(zhuǎn)置向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的數(shù)據(jù)元素的示例性操作的流程圖；
[0012]圖4是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的有序架構(gòu)核和示例性的寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的示例性實(shí)施例的框圖，該示例性的寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核包括示例性的高速緩存協(xié)處理單元，該高速緩存協(xié)處理單元執(zhí)行已從由處理核的執(zhí)行群集的執(zhí)行中卸載的指令；
[0013]圖5是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于執(zhí)行被卸載的指令的示例性操作的流程圖；
[0014]圖6a示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性AVX指令格式，包括VEX前綴、實(shí)操作碼字段、MoD R/M字節(jié)、SIB字節(jié)、位移字段以及IMM8 ；
[0015]圖6B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來自圖6A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段和基礎(chǔ)操作字段；
[0016]圖6C示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來自圖6A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段；
[0017]圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其A類指令模板的框圖；
[0018]圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其B類指令模板的框圖；
[0019]圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用矢量友好指令格式的框圖；
[0020]圖SB是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成完整操作碼字段的具有專用向量友好指令格式的圖8a的字段的框圖；
[0021]圖SC是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成寄存器索引字段的具有專用向量友好指令格式的字段的框圖；
[0022]圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成擴(kuò)充操作字段的具有專用向量友好指令格式的字段的框圖；
[0023]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)的框圖；
[0024]圖1OA是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性有序流水線以及示例性寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行流水線兩者的框圖；
[0025]圖1OB是示出根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的要包括在處理器中的有序架構(gòu)核的示例性實(shí)施例和示例性的寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的框圖；
[0026]圖1lA是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的單個(gè)處理器核以及它與管芯上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和與其2級(jí)(L2)高速緩存的本地子集的連接的框圖；
[0027]圖1lB是根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的圖1lA中的處理器核的一部分的展開圖；
[0028]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可具有一個(gè)以上核、可具有集成存儲(chǔ)器控制器、并且可具有集成圖形的處理器的框圖；[0029]圖13是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖；
[0030]圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一更具體的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0031]圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二更具體的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0032]圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SoC的框圖；以及
[0033]圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)比使用軟件指令變換器將源指令集中的二進(jìn)制指令變換成目標(biāo)指令集中的二進(jìn)制指令的框圖。
[0034]詳細(xì)描沭
[0035]在下面的描述中，闡述了很多具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各實(shí)施例可以在不具有這些具體細(xì)節(jié)的情況下得到實(shí)施。在其他實(shí)例中，未詳細(xì)示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)以免混淆對(duì)本描述的理解。
[0036]在說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“示例實(shí)施例”等的引用指示所描述的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但并不一定每個(gè)實(shí)施例都需要包括該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這樣的短語不一定是指同一個(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，認(rèn)為在本領(lǐng)域技術(shù)人員學(xué)識(shí)范圍內(nèi)，可以結(jié)合其他實(shí)施例來影響這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性，無論是否對(duì)此明確描述。
[0037]轉(zhuǎn)置指令
[0038]如先前所詳述地，傳統(tǒng)地利用混洗和置換操作的組合來執(zhí)行用于轉(zhuǎn)置元素的轉(zhuǎn)置操作，該操作需要利用立即數(shù)位或利用單獨(dú)的向量寄存器來設(shè)置混洗控制掩碼的額外開銷，由此增加了指令有效負(fù)荷和尺寸。
[0039]以下詳細(xì)描述轉(zhuǎn)置指令(Transpose)的實(shí)施例以及可用于執(zhí)行該指令的系統(tǒng)、架構(gòu)、指令格式等等的實(shí)施例。轉(zhuǎn)置指令包括指定向量寄存器或存儲(chǔ)器位置的操作數(shù)。在執(zhí)行時(shí)，轉(zhuǎn)置指令使處理器以相反的順序來存儲(chǔ)指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置的數(shù)據(jù)元素。例如，最高有效的數(shù)據(jù)元素成為最低有效的數(shù)據(jù)元素，最低有效的數(shù)據(jù)元素成為最高有效的數(shù)據(jù)元素，以此類推。
[0040]在一些實(shí)施例中，如果該指令指定存儲(chǔ)器位置，則該指令還包括指定元素?cái)?shù)量的操作數(shù)。
[0041]在將在本文中稍后更詳細(xì)描述的一些實(shí)施例中，將轉(zhuǎn)置指令卸載以由高速緩存協(xié)處理單元來執(zhí)行。
[0042]該指令的一個(gè)不例是“Transpose [PS/PD/B/ff/D/Q] Vector_Register/Memory v,其中Vector_Register指定向量寄存器(諸如128位、256位或512位寄存器)，或Memory指定存儲(chǔ)器位置。該指令的“PS”部分指示標(biāo)量浮點(diǎn)(4字節(jié))。該指令的“PD”部分指示雙浮點(diǎn)(8字節(jié))。該指令的“B”部分指示字節(jié)，與操作數(shù)尺寸屬性無關(guān)。該指令的“W”部分指示字(word),與操作數(shù)尺寸屬性無關(guān)。該指令的“D”部分指示雙字(doubleword),與操作數(shù)尺寸屬性無關(guān)。該指令的“Q”部分指示四字(quadword)，與操作數(shù)尺寸屬性無關(guān)。
[0043]所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器是相同的源和目的地。作為轉(zhuǎn)置指令執(zhí)行的結(jié)果，指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)元素以相反順序被存儲(chǔ)在該指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器中。
[0044]該指令的另一不例是“Transpose[PS/PD/B/W/D/Q]Memory,Num_Elements”,其中Memory是存儲(chǔ)器位置,并且Num_Elements是元素的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，該形式的指令被卸載并由高速緩存協(xié)處理單元執(zhí)行。
[0045]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的轉(zhuǎn)置指令的示例性執(zhí)行。該轉(zhuǎn)置指令100包括操作數(shù)105。該轉(zhuǎn)置指令100屬于一指令集架構(gòu)，并且指令100在指令流中的每次“出現(xiàn)”將包括該操作數(shù)105內(nèi)的值。在本示例中，操作數(shù)105指定向量寄存器(諸如128位、256位、512位寄存器)。如所示的向量寄存器是具有16個(gè)32位數(shù)據(jù)元素的z_寄存器；然而，可使用其它數(shù)據(jù)元素和寄存器尺寸，諸如xmm或ymm寄存器和16位或64位數(shù)據(jù)元素。
[0046]如所示，由操作數(shù)105(zmml)指定的寄存器的內(nèi)容包括16個(gè)數(shù)據(jù)元素。圖1示出在執(zhí)行轉(zhuǎn)置指令100之前以及在執(zhí)行指令100之后的zmml寄存器。在執(zhí)行轉(zhuǎn)置指令100之前，zmml的索引O處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值A(chǔ)，zmml的索引I處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值B，以此類推，zmml的索引15處的最后數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值P。轉(zhuǎn)置指令100的執(zhí)行導(dǎo)致zmml寄存器中的數(shù)據(jù)元素以相反的順序被存儲(chǔ)在zmml寄存器中。因此，zmml的索引O處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值P (該值P以前被存儲(chǔ)在zmml的索引15處)，索引I處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值O (該值O以前被存儲(chǔ)在索引14處)，以此類推，索引15處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值A(chǔ) (該值A(chǔ)以前被存儲(chǔ)在索引O處)。
[0047]圖2示出轉(zhuǎn)置指令的另一示例性執(zhí)行。轉(zhuǎn)置指令200包括操作數(shù)205和操作數(shù)210。操作數(shù)205指定存儲(chǔ)器位置(在本示例中，該存儲(chǔ)器位置保持?jǐn)?shù)組)，而操作數(shù)210指定元素?cái)?shù)量(在本示例中為16)。在執(zhí)行轉(zhuǎn)置指令200之前，該數(shù)組的索引O處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值A(chǔ)，該數(shù)組的索引I處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值B，以此類推，該數(shù)組的索引15處的最后的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值P。轉(zhuǎn)置指令200的執(zhí)行導(dǎo)致該數(shù)組中的數(shù)據(jù)元素以相反的順序被存儲(chǔ)在該數(shù)組中。因此，該數(shù)組的索引O處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值P (該值P以前被存儲(chǔ)在該數(shù)組的索引15處)，索引I處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值0(該值O以前被存儲(chǔ)在索引14處)，以此類推，索引15處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)值A(chǔ) (該值A(chǔ)以前被存儲(chǔ)在索引O處)。
[0048]圖3是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的通過執(zhí)行單個(gè)轉(zhuǎn)置指令來轉(zhuǎn)置向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的數(shù)據(jù)元素的示例性操作的流程圖。在操作310，通過處理器取出轉(zhuǎn)置指令(例如，通過處理器的取出單元)。轉(zhuǎn)置指令包括指定向量寄存器或存儲(chǔ)器位置的操作數(shù)。所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置包括要被轉(zhuǎn)置的多個(gè)數(shù)據(jù)元素。例如，向量寄存器可以是具有16個(gè)32位數(shù)據(jù)元素的z_寄存器；然而，可使用其它數(shù)據(jù)元素和寄存器尺寸，諸如x_或ymm寄存器和16位或64位數(shù)據(jù)元素。
[0049]流程從操作310移動(dòng)到操作315，在操作315，處理器解碼轉(zhuǎn)置指令。例如，在一些實(shí)施例中，處理器包括硬件解碼單元，指令被提供給該解碼單元(例如，通過處理器的取出單元)。對(duì)于解碼單元，可使用各種不同的公知解碼單元。例如，該解碼單元可以將轉(zhuǎn)置指令解碼成單一寬微指令。作為另一示例，該解碼單元可以將轉(zhuǎn)置指令解碼成多個(gè)寬微指令。作為特別適于無序處理器流水線的另一示例，該解碼單元可將轉(zhuǎn)置指令解碼成一個(gè)或多個(gè)微操作，其中每個(gè)微操作可被發(fā)布并無序執(zhí)行。而且，該解碼單元可以用一個(gè)或多個(gè)解碼器來實(shí)現(xiàn)，并且每個(gè)解碼器可被實(shí)現(xiàn)為可編程邏輯陣列(PLA)，如本領(lǐng)域公知的。作為示例，給定解碼單元可以:1)具有導(dǎo)引邏輯以便將不同的宏指令定向到不同的解碼器；2)第一解碼器，可解碼該指令集的子集(但是比第二、第三和第四解碼器解碼得更多)，并且每次生成兩個(gè)微操作；3)第二、第三和第四解碼器，可各自僅解碼完整指令集的子集，并且每次僅生成一個(gè)微操作；4)微序列發(fā)生器R0M，可以僅解碼完整指令集的子集并且每次生成四個(gè)微操作；以及5)由解碼器和微序列發(fā)生器ROM饋送的多路復(fù)用邏輯，確定誰的輸出被提供至微操作隊(duì)列。該解碼單元的其他實(shí)施例可具有解碼更多或更少指令和指令子集的更多或更少的解碼器。例如，一個(gè)實(shí)施例可具有第二、第三和第四解碼器，該第二、第三和第四解碼器可每次各生成兩個(gè)微操作；并且可包括每次生成8個(gè)微操作的微序列發(fā)生器ROM。
[0050]然后流程移動(dòng)至操作320，在操作320，處理器執(zhí)行轉(zhuǎn)置指令，使所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的數(shù)據(jù)元素的順序以相反的順序被存儲(chǔ)在所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中。
[0051]轉(zhuǎn)置指令可通過編譯器自動(dòng)生成，或者可由軟件開發(fā)者手動(dòng)編碼。本申請(qǐng)中描述的轉(zhuǎn)置指令的執(zhí)行改善了指令集架構(gòu)可編程性，并減少了指令計(jì)數(shù)，由此降低了核的功耗。此外，與執(zhí)行轉(zhuǎn)置操作的傳統(tǒng)方式不同，無需創(chuàng)建用于保持轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器的臨時(shí)緩沖器即可執(zhí)行該轉(zhuǎn)置指令，這減小了存儲(chǔ)器覆蓋面積。而且，單個(gè)轉(zhuǎn)置指令的執(zhí)行比先前執(zhí)行轉(zhuǎn)置操作所需的混洗和置換的復(fù)雜集合更簡單。
[0052]卸載指令以由高速緩存協(xié)處理單元執(zhí)行
[0053]如之前所詳述地，軟件應(yīng)用可包括通常需要在計(jì)算系統(tǒng)的處理核的執(zhí)行群集與存儲(chǔ)器單元(高速緩存和存儲(chǔ)器)之間執(zhí)行多個(gè)加載和/或存儲(chǔ)操作的函數(shù)。這些函數(shù)中的一些幾乎不需要計(jì)算，但可能需要多個(gè)加載和/或存儲(chǔ)操作，諸如存儲(chǔ)器清除、存儲(chǔ)器復(fù)制以及轉(zhuǎn)置。其它函數(shù)需要很少的計(jì)算，但也可能需要多個(gè)加載和/或存儲(chǔ)操作，諸如矩陣點(diǎn)乘和數(shù)組求和。例如，為了對(duì)存儲(chǔ)器數(shù)組執(zhí)行轉(zhuǎn)置操作，將存儲(chǔ)器數(shù)組加載到寄存器中，核使這些值順序顛倒，然后將這些值存儲(chǔ)回存儲(chǔ)器數(shù)組中(這些步驟可能需要重復(fù)多次，直到存儲(chǔ)器數(shù)組被轉(zhuǎn)置為止)。
[0054]本發(fā)明的實(shí)施例描述了一種高速緩存處理單元，該高速緩存處理單元執(zhí)行已從由計(jì)算系統(tǒng)的執(zhí)行群集的執(zhí)行中卸載的指令。例如，某些存儲(chǔ)器管理功能(例如，存儲(chǔ)器清除、存儲(chǔ)器復(fù)制、轉(zhuǎn)置等等)從由計(jì)算系統(tǒng)的執(zhí)行群集的執(zhí)行中被卸載，并被高速緩存協(xié)處理單元直接執(zhí)行(該高速緩存協(xié)處理單元可包括被操作的數(shù)據(jù))。作為另一示例，導(dǎo)致對(duì)高速緩存協(xié)處理單元內(nèi)的高速緩存陣列的連續(xù)區(qū)域執(zhí)行恒定計(jì)算操作的指令可被卸載至該高速緩存協(xié)處理單元并由該高速緩存協(xié)處理單元執(zhí)行(例如，矩陣點(diǎn)乘、數(shù)組求和等等)。將這些指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元減少了計(jì)算系統(tǒng)的高速緩存處理單元與執(zhí)行群集之間的加載和存儲(chǔ)操作的數(shù)量，由此減少了指令計(jì)數(shù)，釋放了執(zhí)行群集的資源(例如，保留站(RS)、重排序緩沖器(ROB)、填充緩沖器等等)，這允許執(zhí)行群集使用那些資源來處理其它指令。
[0055]圖4是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的有序架構(gòu)核和示例性的寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的示例性實(shí)施例的框圖，該示例性的寄存器重命名、無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核包括示例性的高速緩存協(xié)處理單元，該高速緩存協(xié)處理單元執(zhí)行已從由處理核的執(zhí)行群集的執(zhí)行中卸載的指令。圖4中的實(shí)線框示出了有序流水線和有序核，而可選增加的虛線框示出了重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行流水線和核。假定有序方面是無序方面的子集，將描述無序方面。
[0056]如圖4所示，處理器核400包括耦合至執(zhí)行引擎單元415的前端單元410，執(zhí)行引擎單元415與高速緩存協(xié)處理單元470耦合。處理器核400可以是精簡指令集計(jì)算(RISC)核、復(fù)雜指令集計(jì)算(CISC)核、超長指令字(VLIW)核、或混合或替代核類型。作為又一選擇，核400可以是專用核，諸如例如網(wǎng)絡(luò)或通信核、壓縮引擎、協(xié)處理器核、通用計(jì)算圖形處理單元(GPGPU)核、圖形核等等。
[0057]前端單元410包括指令取出單元420，指令取出單元420與解碼單元425耦合。解碼單元425 (或解碼器)被配置成解碼指令，并生成從原始指令解碼出的、或以其他方式反映原始指令的、或從原始指令導(dǎo)出的一個(gè)或多個(gè)微操作、微代碼進(jìn)入點(diǎn)、微指令、其他指令、或其他控制信號(hào)作為輸出。解碼單元425可使用各種不同的機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。合適的機(jī)制的示例包括但不限于查找表、硬件實(shí)現(xiàn)、可編程邏輯陣列(PLA)、微代碼只讀存儲(chǔ)器(ROM)等。在一個(gè)實(shí)施例中，核400包括(例如，在解碼單元425中或否則在前端單元410內(nèi)的)用于存儲(chǔ)某些宏指令的微代碼的微代碼ROM或其他介質(zhì)。解碼單元425耦合至執(zhí)行引擎單元415中的重命名/分配器單元435。雖然未在圖1中示出，但前端單元410還可包括耦合至指令高速緩存單元的分支預(yù)測單元，指令高速緩存單元耦合至指令轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)，指令轉(zhuǎn)換后備緩沖器(TLB)耦合至指令取出單元420。
[0058]解碼單元425也被配置成確定是否將指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元470。在一個(gè)實(shí)施例中，將指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元470的決定是(在執(zhí)行時(shí)間)動(dòng)態(tài)執(zhí)行的，并且依賴于架構(gòu)。例如，在一種實(shí)現(xiàn)方式中，如果指令的存儲(chǔ)器長度大于高速緩存行尺寸(例如64字節(jié))并且是高速緩存行尺寸的倍數(shù)，則可將該指令卸載。另一實(shí)現(xiàn)方式可根據(jù)高速緩存協(xié)處理單元470的效率來決定將指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元470，而不考慮存儲(chǔ)器長度。
[0059]在另一實(shí)施例中，將指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元470的決定也可考慮指令自身。即，某些指令可專門被卸載到高速緩存協(xié)處理單元470或至少能夠被卸載到高速緩存協(xié)處理單元470。作為示例，基于如果將這樣的指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元將會(huì)更高效，可由編譯器產(chǎn)生或由軟件開發(fā)者編寫這樣的指令。
[0060]執(zhí)行引擎單元415包括重命名/分配器單元435，該重命名/分配器單元435耦合至引退單元450以及一個(gè)或多個(gè)調(diào)度器單元440的集合。調(diào)度器單元440表示任何數(shù)目的不同調(diào)度器，包括保留站、中央指令窗等。調(diào)度器單元440被耦合到物理寄存器組單元445。物理寄存器組單元445中的每一個(gè)都表示一個(gè)或多個(gè)物理寄存器組，其中不同的寄存器組存儲(chǔ)一種或多種不同的數(shù)據(jù)類型，諸如標(biāo)量整數(shù)、標(biāo)量浮點(diǎn)、打包整數(shù)、打包浮點(diǎn)、向量整數(shù)、向量浮點(diǎn)，狀態(tài)(例如，作為要被執(zhí)行的下一指令的地址的指令指針)等等。在一個(gè)實(shí)施例中，物理寄存器組單元445包括向量寄存器單元、寫掩碼寄存器單元和標(biāo)量寄存器單元。這些寄存器單元可以提供架構(gòu)向量寄存器、向量掩碼寄存器、和通用寄存器。物理寄存器組單元445與引退單元450重疊以示出可以用來實(shí)現(xiàn)寄存器重命名和無序執(zhí)行的各種方式(例如，使用重新排序緩沖器和引退寄存器組；使用將來的文件、歷史緩沖器和引退寄存器組；使用寄存器映射和寄存器池等等)。引退單元450和物理寄存器組單元445耦合到執(zhí)行群集455。
[0061]執(zhí)行群集455包括一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行單元460的集合以及存儲(chǔ)器訪問單元465的集合。執(zhí)行單元455可以執(zhí)行各種計(jì)算操作(例如，移位、加法、減法、乘法)，以及對(duì)各種類型的數(shù)據(jù)(例如，標(biāo)量浮點(diǎn)、打包整數(shù)、打包浮點(diǎn)、向量整數(shù)、向量浮點(diǎn))執(zhí)行。調(diào)度器單元440、物理寄存器組單元445和執(zhí)行群集455被示為可能有多個(gè)，因?yàn)槟承?shí)施例為某些類型的數(shù)據(jù)/操作創(chuàng)建分開的流水線(例如，標(biāo)量整型流水線、標(biāo)量浮點(diǎn)/打包整型/打包浮點(diǎn)/向量整型/向量浮點(diǎn)流水線，和/或各自具有其自己的調(diào)度器單元、物理寄存器組單元和/或執(zhí)行群集的存儲(chǔ)器訪問流水線一以及在分開的存儲(chǔ)器訪問流水線的情況下，實(shí)現(xiàn)其中僅該流水線的執(zhí)行群集具有存儲(chǔ)器訪問單元465的某些實(shí)施例)。還應(yīng)當(dāng)理解，在使用分開的流水線的情況下，這些流水線中的一個(gè)或多個(gè)可以為無序發(fā)布/執(zhí)行，并且其余流水線可以為有序發(fā)布/執(zhí)行。
[0062]存儲(chǔ)器訪問單元465的集合耦合至高速緩存協(xié)處理單元470。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器訪問單元465包括加載單元484、存儲(chǔ)地址單元486、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)單元488、以及用于將指令卸載到高速緩存協(xié)處理單元470的一個(gè)或多個(gè)卸載指令單元490的集合。加載單元484將加載訪問(可能采取加載微操作的形式)發(fā)布至高速緩存處理單元470。例如，加載單元484指定要加載的數(shù)據(jù)的地址。當(dāng)執(zhí)行存儲(chǔ)操作時(shí)，使用存儲(chǔ)地址單元486和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)單元488。存儲(chǔ)地址單元486指定地址，而存儲(chǔ)數(shù)據(jù)單元488指定要寫入存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，可將加載和存儲(chǔ)地址單元用作加載單元或存儲(chǔ)地址單元。
[0063]如之前描述地，軟件應(yīng)用可能花費(fèi)大量時(shí)間和資源來執(zhí)行加載和存儲(chǔ)操作。例如，諸如存儲(chǔ)器清除、存儲(chǔ)器復(fù)制和轉(zhuǎn)置之類的許多指令典型地需要在核的執(zhí)行群集的執(zhí)行單元中執(zhí)行若干加載、計(jì)算和存儲(chǔ)指令。例如，發(fā)布加載指令以將數(shù)據(jù)加載到寄存器中，執(zhí)行計(jì)算，并且發(fā)布存儲(chǔ)指令以寫入結(jié)果數(shù)據(jù)?？赡苄枰獔?zhí)行這些操作的若干次迭代以完成該指令的執(zhí)行。加載和存儲(chǔ)操作也占用高速緩存和存儲(chǔ)器帶寬以及其它核資源(例如RS、R0B、填充緩沖器等等)。
[0064]卸載指令單元490將指令發(fā)布至高速緩存協(xié)處理單元470以將某些指令的執(zhí)行卸載至高速緩存協(xié)處理單元470。例如，可將通常將需要多個(gè)加載操作和/或存儲(chǔ)操作、但占用很少或不占用計(jì)算的執(zhí)行卸載，以通過高速緩存協(xié)處理單元470來直接執(zhí)行，以減少原本需要執(zhí)行的多個(gè)加載和/或存儲(chǔ)操作。例如，存儲(chǔ)器清除函數(shù)、存儲(chǔ)器復(fù)制函數(shù)以及轉(zhuǎn)置函數(shù)通常包含要執(zhí)行的許多加載和存儲(chǔ)操作，而占用很少或不占用計(jì)算。在一個(gè)實(shí)施例中，可將這些函數(shù)的執(zhí)行卸載至高速緩存協(xié)處理單元470。作為另一示例，可將對(duì)連續(xù)的數(shù)據(jù)區(qū)執(zhí)行的恒定計(jì)算操作的執(zhí)行卸載至高速緩存協(xié)處理單元470。這樣的執(zhí)行的示例包括諸如矩陣點(diǎn)乘、數(shù)組求和等等之類的函數(shù)的執(zhí)行。
[0065]高速緩存協(xié)處理單元470執(zhí)行核400的高速緩存(例如，LI高速緩存、L2高速緩存)的操作，并處理被卸載的指令。因此，高速緩存協(xié)處理單元470以與常規(guī)高速緩存單元相似的方式處理加載訪問和存儲(chǔ)訪問，并處理被卸載的指令。高速緩存協(xié)處理單元470的解碼單元474包括邏輯，該邏輯用于解碼被卸載的指令以及加載請(qǐng)求、存儲(chǔ)地址、請(qǐng)求和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)請(qǐng)求。在一個(gè)實(shí)施例中，使用位于每個(gè)存儲(chǔ)器訪問單元與高速緩存協(xié)處理單元470之間的單獨(dú)的控制線來解碼每個(gè)請(qǐng)求。在另一實(shí)施例中，使用位于存儲(chǔ)器訪問單元465與解碼單元474之間的由一個(gè)或多個(gè)多路復(fù)用器控制的一個(gè)或多個(gè)控制線的集合來減少控制線的數(shù)量。
[0066]在解碼所請(qǐng)求的操作之后，高速緩存協(xié)處理單元470的操作單元472執(zhí)行這些操作。作為示例，操作單元472包括用于寫入高速緩存陣列482 (用于存儲(chǔ)操作)并從高速緩存陣列482 (用于加載操作)讀取的邏輯以及任何需要的緩沖器。例如，如果接收到加載請(qǐng)求，則操作單元472在所請(qǐng)求的地址處訪問高速緩存陣列482，并返回?cái)?shù)據(jù)(假定該數(shù)據(jù)在高速緩存陣列482中)。作為另一示例，如果接收到存儲(chǔ)請(qǐng)求，則操作單元472在所請(qǐng)求的地址處寫入所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)。
[0067]解碼單元474確定將執(zhí)行哪些操作以執(zhí)行被卸載的指令。例如，在被卸載的指令基本是非計(jì)算性的指令(例如，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器清除、存儲(chǔ)器復(fù)制、轉(zhuǎn)置或其它函數(shù)，與需要計(jì)算不同)的實(shí)施例中，解碼單元474確定為了執(zhí)行該指令而將要由操作單元472執(zhí)行的多個(gè)加載和/或存儲(chǔ)操作。例如，如果接收到存儲(chǔ)器清除指令，則解碼單元474可使操作單元472對(duì)高速緩存陣列482執(zhí)行多個(gè)存儲(chǔ)操作(根據(jù)請(qǐng)求清除的存儲(chǔ)器的長度)，以將所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)置為零(或其它值)。因此，例如，可將單個(gè)指令卸載至高速緩存協(xié)處理單元470，從而使高速緩存協(xié)處理單元470執(zhí)行存儲(chǔ)器清除函數(shù)的功能，而不要求存儲(chǔ)器訪問單元465 (存儲(chǔ)地址單元486和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)單元488)發(fā)布多個(gè)存儲(chǔ)請(qǐng)求來完成存儲(chǔ)器清除函數(shù)。
[0068]操作單元472在執(zhí)行操作時(shí)使用控制單元473。例如，控制單元473的循環(huán)控制476控制通過高速緩存陣列482的循環(huán)以完成需要循環(huán)的操作。例如，如果解碼了存儲(chǔ)器清除指令，循環(huán)控制476循環(huán)通過高速緩存陣列482多次(根據(jù)請(qǐng)求清除的存儲(chǔ)器的尺寸)，并且操作單元相應(yīng)地清除陣列482。在一個(gè)實(shí)施例中，操作單元472被局限于對(duì)高速緩存行尺寸和邊界來執(zhí)行。
[0069]控制單元473還包括高速緩存鎖定單元478，用于鎖定高速緩存陣列482的被操作單元472操作的區(qū)域。對(duì)高速緩存陣列482的鎖定區(qū)域的命中導(dǎo)致監(jiān)聽停止。
[0070]控制單元473還包括錯(cuò)誤控制單元480，用于報(bào)告錯(cuò)誤。例如，將與處理被卸載的指令相關(guān)的錯(cuò)誤返回報(bào)告給發(fā)布該指令的卸載指令單元490，從而導(dǎo)致該指令出錯(cuò)或在控制寄存器中設(shè)置錯(cuò)誤代碼。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)數(shù)據(jù)不在高速緩存陣列482中時(shí)，錯(cuò)誤控制單元480向發(fā)布該被卸載指令的卸載指令單元490報(bào)告錯(cuò)誤。在一個(gè)實(shí)施例中，錯(cuò)誤控制單元480在溢出或下溢狀況下向發(fā)出該被卸載指令的卸載指令單元490報(bào)告錯(cuò)誤。
[0071 ] 雖然在圖4中未示出，但高速緩存協(xié)處理單元470也可與轉(zhuǎn)換后備緩沖器耦合。此夕卜，高速緩存協(xié)處理單元470可與2級(jí)高速緩存和/或存儲(chǔ)器耦合。此外，控制單元473還可包括監(jiān)聽邏輯，用于對(duì)已經(jīng)在高速緩存陣列482中被高速緩存的存儲(chǔ)器位置的訪問監(jiān)測地址行。
[0072]在一些實(shí)施例中，被卸載的指令需要計(jì)算(例如，移位、加法、減法、乘法、除法)。例如，諸如矩陣點(diǎn)乘和數(shù)組求和之類的函數(shù)需要計(jì)算。在被卸載的指令需要計(jì)算的實(shí)施例中，在一個(gè)實(shí)施例中，操作單元472包括用于執(zhí)行這些操作的執(zhí)行單元(例如，算術(shù)邏輯單元、浮點(diǎn)單元)。
[0073]如圖4所示，示出高速緩存協(xié)處理單元470在I級(jí)高速緩存中實(shí)現(xiàn)。然而，在其它實(shí)施例中，高速緩存協(xié)處理單元可實(shí)現(xiàn)為不同級(jí)的高速緩存(例如，2級(jí)高速緩存、外部高速緩存)。
[0074]在一個(gè)實(shí)施例中，高速緩存協(xié)處理單元470被實(shí)現(xiàn)為I級(jí)高速緩存的復(fù)制副本，其中內(nèi)容從I級(jí)高速緩存中被讀取、被鎖定，并且對(duì)復(fù)制副本作出改變。一旦完成這些操作，則使I級(jí)高速緩存中的高速緩存行無效、被解鎖，并且復(fù)制的副本具有有效數(shù)據(jù)。
[0075]在一個(gè)實(shí)施例中，僅當(dāng)用于該指令的數(shù)據(jù)已經(jīng)駐留于高速緩存中時(shí)，才發(fā)布被卸載的指令。在這樣的實(shí)施例中，產(chǎn)生該指令的應(yīng)用確保該數(shù)據(jù)駐留在高速緩存中。在一個(gè)實(shí)施例中，以與常規(guī)高速緩存未命中相似的方式來處理高速緩存未命中。例如，在高速緩存未命中時(shí)，訪問下一級(jí)高速緩存或存儲(chǔ)器以獲得該數(shù)據(jù)。
[0076]圖5是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于執(zhí)行被卸載的指令的示例性操作的流程圖。將相對(duì)于圖4的示例性架構(gòu)來描述圖5。然而，應(yīng)當(dāng)理解，圖5的操作可以由不同于參考圖4所討論的那些實(shí)施例的實(shí)施例來執(zhí)行，并且參考圖4所討論的實(shí)施例可執(zhí)行不同于參考圖5所討論的那些操作的操作。
[0077]在操作510，取出指令。例如，指令取出單元420取出該指令。然后流程移至操作515，在操作515，前端單元410的解碼單元425解碼該指令并確定它是否應(yīng)當(dāng)被卸載以由高速緩存協(xié)處理單元470來執(zhí)行。例如，該指令可以是專門被卸載至高速緩存協(xié)處理單元470的類型。作為另一示例，該指令可以能夠被卸載，并且其存儲(chǔ)器長度大于高速緩存行尺寸。
[0078]然后流程移至操作520，并且將經(jīng)解碼的指令發(fā)布至高速緩存協(xié)處理單元470。例如，卸載指令單元490將該指令發(fā)布至高速緩存協(xié)處理單元470。接下來，流程移至操作525，并且高速緩存協(xié)處理單元470的解碼單元474解碼被卸載的指令。然后流程移至操作530，并且操作單元472如之前所述那樣執(zhí)行該指令。
[0079]在一個(gè)實(shí)施例中，用于將被卸載的每個(gè)函數(shù)的指令被定義成使得它將被發(fā)布至高速緩存協(xié)處理單元470以供處理。作為特定示例，轉(zhuǎn)置指令可被卸載并由高速緩存協(xié)處理單元470來執(zhí)行。例如，轉(zhuǎn)置指令可采取“TransposeO[PS/PD/B/W/D/Q]Memory，Num_Elements”的形式,其中Memory是存儲(chǔ)器位置，并且Num_Elements是該存儲(chǔ)器位置中的元素的數(shù)量。該轉(zhuǎn)置指令類似于之前描述的轉(zhuǎn)置指令；然而，該指令的操作碼“TransposeO”表示該轉(zhuǎn)置指令將被卸載。
[0080]在遇到該指令時(shí)，解碼單元425確定它將被卸載至高速緩存協(xié)處理單元470，如之前所述。相應(yīng)地，卸載指令單元490將該指令發(fā)布至高速緩存處理單元470，并且源存儲(chǔ)器地址和長度被發(fā)送至高速緩存協(xié)處理單元470 (在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)地址單元提供源存儲(chǔ)器地址和長度，源存儲(chǔ)器地址和長度被封裝在來自高速緩存協(xié)處理單元470的有效負(fù)荷中)。
[0081]解碼單元474解碼該指令并使操作單元472執(zhí)行這些操作。例如，操作單元472通過如下操作開始:加載由高速緩存陣列462中的源存儲(chǔ)器地址指定的存儲(chǔ)器的第一和最后的高速緩存行，將這二者的值交換，然后向內(nèi)運(yùn)行直到完成存儲(chǔ)器長度為止。因此，由高速緩存協(xié)處理單元470直接執(zhí)行的單個(gè)轉(zhuǎn)置指令減少了執(zhí)行群集與高速緩存協(xié)處理單元之間的加載和存儲(chǔ)指令的數(shù)量，并節(jié)省了執(zhí)行引擎415中的資源，這些資源可用于執(zhí)行其它指令。
[0082]卸載將由高速緩存協(xié)處理單元執(zhí)行的指令允許相對(duì)簡單的存儲(chǔ)器相關(guān)任務(wù)(作為示例)不再由處理器核的執(zhí)行單元執(zhí)行，由此減少了指令計(jì)數(shù)并節(jié)省了核功率、減少了緩沖器的使用、并由于代碼尺寸的減小和編程的簡化而改善了性能。因此，在前端單元410和執(zhí)行引擎單元415方面，可卸載單個(gè)指令并通過高速緩存協(xié)處理單元470來執(zhí)行該單個(gè)指令，而不必執(zhí)行一長串指令。這允許執(zhí)行引擎單元415使用其資源來進(jìn)行更復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，由此節(jié)省核資源、核功率并改善性能。
[0083]示例性指令格式
[0084]本文中所描述的指令的實(shí)施例可以不同的格式體現(xiàn)。另外，在下文中詳述示例性系統(tǒng)、架構(gòu)、以及流水線。指令的實(shí)施例可在這些系統(tǒng)、架構(gòu)、以及流水線上執(zhí)行，但是不限于詳述的系統(tǒng)、架構(gòu)、以及流水線。在一個(gè)實(shí)施例中，以下描述的示例性系統(tǒng)、架構(gòu)和流水線可用于執(zhí)行未被卸載到如上所述的高速緩存協(xié)處理單元的指令。
[0085]VEX指令格式
[0086]VEX編碼允許指令具有兩個(gè)以上操作數(shù)，并且允許SMD向量寄存器比128位長。VEX前綴的使用提供了三個(gè)操作數(shù)(或者更多)句法。例如，先前的兩操作數(shù)指令執(zhí)行改寫源操作數(shù)的操作(諸如A = A+B)。VEX前綴的使用使操作數(shù)執(zhí)行非破壞性操作，諸如A =B+C。
[0087]圖6A示出示例性AVX指令格式，包括VEX前綴602、實(shí)操作碼字段630、MoD R/M字節(jié)640、SIB字節(jié)650、位移字段662以及IMM8 672。圖6B示出來自圖6A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段674和基礎(chǔ)操作字段642。圖6C示出來自圖6A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段644。
[0088]VEX前綴(字節(jié)0-2)602以三字節(jié)形式進(jìn)行編碼。第一字節(jié)是格式字段640 (VEX字節(jié)0，位[7:0])，該格式字段640包含明確的C4字節(jié)值(用于區(qū)分C4指令格式的唯一值)。第二-第三字節(jié)(VEX字節(jié)1-2)包括提供專用能力的多個(gè)位字段。具體地，REX字段605 (VEX字節(jié)I，位[7-5])由VEX.R位字段(VEX字節(jié)I，位[7] - R)、VEX.X位字段(VEX字節(jié)1，位[6] -X)以及VEX.B位字段(VEX字節(jié)1，位[5] - B)組成。這些指令的其他字段對(duì)如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低三個(gè)位(rrr、xxx以及bbb)進(jìn)行編碼，由此可通過增加VEX.R、VEX.X以及VEX.B來形成Rrrr、Xxxx以及Bbbb。操作碼映射字段615 (VEX字節(jié)1，位[4:0] - mmmmm)包括對(duì)隱含的前導(dǎo)操作碼字節(jié)進(jìn)行編碼的內(nèi)容。W字段664(VEX字節(jié)2，位[7] -W)由記號(hào)VEX.W表示，并且提供取決于該指令而不同的功能。VEX.WW 620 (VEX字節(jié)2,位[6:3]-vvvv)的作用可包括如下:1)VEX.vvvv編碼第一源寄存器操作數(shù)且對(duì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上源操作數(shù)的指令有效，第一源寄存器操作數(shù)以反轉(zhuǎn)(I補(bǔ)碼)形式被指定；2) VEX.vvvv編碼目的地寄存器操作數(shù)，目的地寄存器操作數(shù)針對(duì)特定向量位移以I補(bǔ)碼的形式被指定；或者3) VEX.vvvv不編碼任何操作數(shù)，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含1111b。如果VEX.L 668尺寸字段(VEX字節(jié)2，位[2]-L) = 0，則它指示128位向量；如果VEX.L = 1，則它指示256位向量。前綴編碼字段625 (VEX字節(jié)2，位[1:0]-ρρ)提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加位。
[0089]實(shí)操作碼字段630 (字節(jié)3)還被稱為操作碼字節(jié)。操作碼的一部分在該字段中指定。
[0090]MOD R/M 字段 640 (字節(jié) 4)包括 MOD 字段 642 (位[7_6])、Reg 字段 644 (位[5_3])、以及R/M字段646 (位[2-0])。Reg字段644的作用可包括如下:對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)(Rrrr中的rrr)進(jìn)行編碼；或者被視為操作碼擴(kuò)展且不用于對(duì)任何指令操作數(shù)進(jìn)行編碼。R/M字段646的作用可包括如下:對(duì)引用存儲(chǔ)器地址的指令操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼。
[0091]比例、索引、基址(SIB) —比例字段650(字節(jié)5)的內(nèi)容包括用于存儲(chǔ)器地址生成的SS652(位[7-6])。先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了 SIB.xxx 654(位[5-3])和 SIB.bbb 656 (位[2-0])的內(nèi)容。
[0092]位移字段662和立即數(shù)字段(IMM8)672包含地址數(shù)據(jù)。[0093]至VEX的示例性編碼
[0094]通用向量友好指令格式
[0095]向量友好指令格式是適于向量指令(例如，存在專用于向量操作的特定字段)的指令格式。盡管描述了其中通過向量友好指令格式支持向量和標(biāo)量運(yùn)算兩者的實(shí)施例，但是替代實(shí)施例僅使用通過向量友好指令格式的向量運(yùn)算。
[0096]圖7A-7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的框圖。圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其A類指令模板的框圖；而圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其B類指令模板的框圖。具體地，針對(duì)通用向量友好指令格式700定義A類和B類指令模板，兩者包括無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板和存儲(chǔ)器訪問720的指令模板。在向量友好指令格式的上下文中的術(shù)語“通用”指不束縛于任何專用指令集的指令格式。
[0097]盡管將描述其中向量友好指令格式支持64字節(jié)向量操作數(shù)長度(或尺寸)與32位(4字節(jié))或64位(8字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)(并且由此，64字節(jié)向量由16雙字尺寸的元素或者替代地8四字尺寸的元素組成)、64字節(jié)向量操作數(shù)長度(或尺寸)與16位(2字節(jié))或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)、32字節(jié)向量操作數(shù)長度(或尺寸)與32位(4字節(jié))、64位(8字節(jié))、16位(2字節(jié))、或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)、以及16字節(jié)向量操作數(shù)長度(或尺寸)與32位(4字節(jié))、64位(8字節(jié))、16位(2字節(jié))、或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)的本發(fā)明的實(shí)施例，但是替代實(shí)施例可支持更大、更小、和/或不同的向量操作數(shù)尺寸(例如，256字節(jié)向量操作數(shù))與更大、更小或不同的數(shù)據(jù)元素寬度(例如，128位(16字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度)。
[0098]圖7A中的A類指令模板包括:1)在無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板內(nèi)，示出無存儲(chǔ)器訪問的完全舍入控制型操作710的指令模板、以及無存儲(chǔ)器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板；以及2)在存儲(chǔ)器訪問720的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問的時(shí)效性725的指令模板和存儲(chǔ)器訪問的非時(shí)效性730的指令模板。圖7B中的B類指令模板包括:1)在無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板內(nèi)，示出無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作712的指令模板以及無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制的vsize型操作717的指令模板；以及2)在存儲(chǔ)器訪問720的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制727的指令模板。
[0099]通用向量友好指令格式700包括以下列出的按照在圖7A-7B中示出的順序的如下字段。
[0100]格式字段740 —該字段中的特定值(指令格式標(biāo)識(shí)符值)唯一地標(biāo)識(shí)向量友好指令格式，并且由此標(biāo)識(shí)指令在指令流中以向量友好指令格式出現(xiàn)。由此，該字段對(duì)于僅具有通用向量友好指令格式的指令集是不需要的，在這個(gè)意義上該字段是任選的。
[0101]基礎(chǔ)操作字段742 —其內(nèi)容區(qū)分不同的基礎(chǔ)操作。
[0102]寄存器索引字段744-其內(nèi)容直接或者通過地址生成來指定源或目的地操作數(shù)在寄存器中或者在存儲(chǔ)器位置。這些字段包括足夠數(shù)量的位以從PxQ(例如，32x512、16x128、32x1024,64x1024)個(gè)寄存器組選擇N個(gè)寄存器。盡管在一個(gè)實(shí)施例中N可高達(dá)三個(gè)源和一個(gè)目的地寄存器，但是替代實(shí)施例可支持更多或更少的源和目的地寄存器(例如，可支持高達(dá)兩個(gè)源,其中這些源中的一個(gè)源還用作目的地,可支持高達(dá)三個(gè)源,其中這些源中的一個(gè)源還用作目的地，可支持高達(dá)兩個(gè)源和一個(gè)目的地)。[0103]修飾符(modifier)字段746 —其內(nèi)容將指定存儲(chǔ)器訪問的以通用向量指令格式出現(xiàn)的指令與不指定存儲(chǔ)器訪問的以通用向量指令格式出現(xiàn)的指令區(qū)分開；即在無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板與存儲(chǔ)器訪問720的指令模板之間進(jìn)行區(qū)分。存儲(chǔ)器訪問操作讀取和/或?qū)懭氲酱鎯?chǔ)器層次(在一些情況下，使用寄存器中的值來指定源和/或目的地地址)，而非存儲(chǔ)器訪問操作不這樣(例如，源和/或目的地是寄存器)。盡管在一個(gè)實(shí)施例中，該字段還在三種不同的方式之間選擇以執(zhí)行存儲(chǔ)器地址計(jì)算，但是替代實(shí)施例可支持更多、更少或不同的方式來執(zhí)行存儲(chǔ)器地址計(jì)算。
[0104]擴(kuò)充操作字段750 —其內(nèi)容區(qū)分除基礎(chǔ)操作以外還要執(zhí)行各種不同操作中的哪一個(gè)操作。該字段是針對(duì)上下文的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該字段被分成類字段768、α字段752、以及β字段754。擴(kuò)充操作字段750允許在單一指令而非2、3或4個(gè)指令中執(zhí)行多組共同的操作。
[0105]比例字段760 —其內(nèi)容允許用于存儲(chǔ)器地址生成(例如，用于使用2_*索引+基址的地址生成)的索引字段的內(nèi)容的按比例縮放。
[0106]位移字段762Α—其內(nèi)容用作存儲(chǔ)器地址生成的一部分(例如，用于使用2ttw*索引+基址+位移的地址生成)。
[0107]位移因數(shù)字段762B(注意，位移字段762A直接在位移因數(shù)字段762B上的并置指示使用一個(gè)或另一個(gè))一其內(nèi)容用作地址生成的一部分，它指定通過存儲(chǔ)器訪問的尺寸(N)按比例縮放的位移因數(shù)，其中N是存儲(chǔ)器訪問中的字節(jié)數(shù)量(例如，用于使用2?*索弓I +基址+按比例縮放的位移的地址生成)。忽略冗余的低階位，并且因此將位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲(chǔ)器操作數(shù)總尺寸(N)以生成在計(jì)算有效地址中使用的最終位移。N的值由處理器硬件在運(yùn)行時(shí)基于完整操作碼字段774 (稍后在本文中描述)和數(shù)據(jù)操縱字段754C確定。位移字段762A和位移因數(shù)字段762B可以不用于無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板和/或不同的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)兩者中的僅一個(gè)或不實(shí)現(xiàn)兩者中的任一個(gè)，在這個(gè)意義上位移字段762A和位移因數(shù)字段762B是任選的。
[0108]數(shù)據(jù)元素寬度字段764 —其內(nèi)容區(qū)分使用多個(gè)數(shù)據(jù)元素寬度中的哪一個(gè)(在一些實(shí)施例中用于所有指令，在其他實(shí)施例中只用于一些指令)。如果支持僅一個(gè)數(shù)據(jù)元素寬度和/或使用操作碼的某一方面來支持?jǐn)?shù)據(jù)元素寬度，則該字段是不需要的，在這個(gè)意義上該字段是任選的。
[0109]寫掩碼字段770 —其內(nèi)容在每一數(shù)據(jù)元素位置的基礎(chǔ)上控制目的地向量操作數(shù)中的數(shù)據(jù)元素位置是否反映基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作的結(jié)果。A類指令模板支持合并-寫掩碼操作，而B類指令模板支持合并寫掩碼操作和歸零寫掩碼操作兩者。當(dāng)合并時(shí)，向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作期間保護(hù)目的地中的任何元素集免于更新(由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指定)；在另一實(shí)施例中，保持其中對(duì)應(yīng)掩碼位具有O的目的地的每一元素的舊值。相反，當(dāng)歸零時(shí)，向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作期間使目的地中的任何元素集歸零(由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指定)；在一個(gè)實(shí)施例中，目的地的元素在對(duì)應(yīng)掩碼位具有O值時(shí)被設(shè)為O。該功能的子集是控制執(zhí)行的操作的向量長度的能力(即，從第一個(gè)到最后一個(gè)要修改的元素的跨度)，然而，被修改的元素不一定要是連續(xù)的。由此，寫掩碼字段770允許部分向量操作，這包括加載、存儲(chǔ)、算術(shù)、邏輯等。盡管描述了其中寫掩碼字段770的內(nèi)容選擇了多個(gè)寫掩碼寄存器中的包含要使用的寫掩碼的一個(gè)寫掩碼寄存器(并且由此寫掩碼字段770的內(nèi)容間接地標(biāo)識(shí)了要執(zhí)行的掩碼操作)的本發(fā)明的實(shí)施例，但是替代實(shí)施例相反或另外允許掩碼寫字段770的內(nèi)容直接地指定要執(zhí)行的掩碼操作。
[0110]立即數(shù)字段772 —其內(nèi)容允許對(duì)立即數(shù)的指定。該字段在實(shí)現(xiàn)不支持立即數(shù)的通用向量友好格式中不存在且在不使用立即數(shù)的指令中不存在，在這個(gè)意義上該字段是任選的。
[0111]類字段768 —其內(nèi)容在不同類的指令之間進(jìn)行區(qū)分。參考圖7A-B，該字段的內(nèi)容在A類和B類指令之間進(jìn)行選擇。在圖7A-B中，圓角方形用于指示專用值存在于字段中(例如，在圖7A-B中分別用于類字段768的A類768A和B類768B)。
[0112]A類指令模板
[0113]在A類非存儲(chǔ)器訪問705的指令模板的情況下，α字段752被解釋為其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行不同擴(kuò)充操作類型中的哪一種(例如，針對(duì)無存儲(chǔ)器訪問的舍入型操作710和無存儲(chǔ)器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板分別指定舍入752Α.1和數(shù)據(jù)變換752Α.2)的RS字段752Α，而β字段754區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲(chǔ)器訪問705指令模板中，比例字段760、位移字段762Α以及位移比例字段762Β不存在。
[0114]無存儲(chǔ)器訪問的指令模板一完全舍入控制型操作
[0115]在無存儲(chǔ)器訪問的完全舍入控制型操作710的指令模板中，β字段754被解釋為其內(nèi)容提供靜態(tài)舍入的舍入控制字段754Α。盡管在本發(fā)明的所述實(shí)施例中舍入控制字段754Α包括抑制所有浮點(diǎn)異常(SAE)字段756和舍入操作控制字段758，但是替代實(shí)施例可支持、可將這些概念兩者都編碼成相同的字段或者僅具有這些概念/字段中的一個(gè)或另一個(gè)(例如，可僅有舍入操作控制字段758)。
[0116]SAE字段756 —其內(nèi)容區(qū)分是否停用異常事件報(bào)告；當(dāng)SAE字段756的內(nèi)容指示啟用抑制時(shí)，給定指令不報(bào)告任何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不喚起任何浮點(diǎn)異常處理程序。
[0117]舍入操作控制字段758 —其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(gè)(例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、以及就近舍入)。由此，舍入操作控制字段758允許在每一指令的基礎(chǔ)上改變舍入模式。在其中處理器包括用于指定舍入模式的控制寄存器的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段750的內(nèi)容優(yōu)先于該寄存器值。
[0118]無存儲(chǔ)器訪問的指令模板一數(shù)據(jù)變換型操作
[0119]在無存儲(chǔ)器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板中，β字段754被解釋為數(shù)據(jù)變換字段754Β，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)變換中的哪一個(gè)(例如，無數(shù)據(jù)變換、混合、廣播)。
[0120]在A類存儲(chǔ)器訪問720的指令模板的情況下，α字段752被解釋為驅(qū)逐提示字段752Β，其內(nèi)容區(qū)分要使用驅(qū)逐提示中的哪一個(gè)(在圖7Α中，對(duì)于存儲(chǔ)器訪問時(shí)效性725的指令模板和存儲(chǔ)器訪問非時(shí)效性730的指令模板分別指定時(shí)效性的752Β.1和非時(shí)效性的752Β.2)，而β字段754被解釋為數(shù)據(jù)操縱字段754C，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)操縱操作(也稱為基元(primitive))中的哪一個(gè)(例如，無操縱、廣播、源的向上轉(zhuǎn)換、以及目的地的向下轉(zhuǎn)換)。存儲(chǔ)器訪問720的指令模板包括比例字段760、以及任選的位移字段762A或位移比例字段762B。
[0121]向量存儲(chǔ)器指令使用轉(zhuǎn)換支持來執(zhí)行來自存儲(chǔ)器的向量加載并將向量存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。如同尋常的向量指令，向量存儲(chǔ)器指令以數(shù)據(jù)元素式的方式與存儲(chǔ)器來回傳輸數(shù)據(jù)，其中實(shí)際傳輸?shù)脑赜蛇x為寫掩碼的向量掩碼的內(nèi)容規(guī)定。
[0122]存儲(chǔ)器訪問的指令模板一時(shí)效性的
[0123]時(shí)效性的數(shù)據(jù)是可能足夠快地重新使用以從高速緩存受益的數(shù)據(jù)。然而，這是提示，且不同的處理器可以不同的方式實(shí)現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0124]存儲(chǔ)器訪問的指令模板一非時(shí)效性的
[0125]非時(shí)效性的數(shù)據(jù)是不可能足夠快地重新使用以從第一級(jí)高速緩存中的高速緩存受益且應(yīng)當(dāng)被給予驅(qū)逐優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)。然而，這是提示，且不同的處理器可以不同的方式實(shí)現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0126]B類指令模板
[0127]在B類指令模板的情況下，α字段752被解釋為寫掩碼控制(Z)字段752C，其內(nèi)容區(qū)分由寫掩碼字段770控制的寫掩碼操作應(yīng)當(dāng)是合并還是歸零。
[0128]在B類非存儲(chǔ)器訪問705的指令模板的情況下，β字段754的一部分被解釋為RL字段757Α，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行不同擴(kuò)充操作類型中的哪一種(例如，針對(duì)無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制部分舍入控制類型操作712的指令模板和無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板分別指定舍入757Α.1和向量長度(VSIZE) 757Α.2)，而β字段754的其余部分區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲(chǔ)器訪問705指令模板中，比例字段760、位移字段762Α以及位移比例字段762Β不存在。
[0129]在無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作710的指令模板中，β字段754的其余部分被解釋為舍入操作字段759Α，并且停用異常事件報(bào)告(給定指令不報(bào)告任何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不喚起任何浮點(diǎn)異常處理程序)。
[0130]舍入操作控制字段759Α —只作為舍入操作控制字段758，其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(gè)(例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、以及就近舍入)。由此，舍入操作控制字段759Α允許在每一指令的基礎(chǔ)上改變舍入模式。在其中處理器包括用于指定舍入模式的控制寄存器的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段750的內(nèi)容優(yōu)先于該寄存器值。
[0131]在無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板中，β字段754的其余部分被解釋為向量長度字段759Β，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)向量長度中的哪一個(gè)(例如，128字節(jié)、256字節(jié)、或512字節(jié))。
[0132]在B類存儲(chǔ)器訪問720的指令模板的情況下，β字段754的一部分被解釋為廣播字段757Β，其內(nèi)容區(qū)分是否要執(zhí)行廣播型數(shù)據(jù)操縱操作，而β字段754的其余部分被解釋為向量長度字段759Β。存儲(chǔ)器訪問720的指令模板包括比例字段760、以及任選的位移字段762Α或位移比例字段762Β。
[0133]針對(duì)通用向量友好指令格式700，示出完整操作碼字段774包括格式字段740、基礎(chǔ)操作字段742以及數(shù)據(jù)元素寬度字段764。盡管示出了其中完整操作碼字段774包括所有這些字段的一個(gè)實(shí)施例，但是在不支持所有這些字段的實(shí)施例中，完整操作碼字段774包括少于所有的這些字段。完整操作碼字段774提供操作碼(opcode)。
[0134]擴(kuò)充操作字段750、數(shù)據(jù)元素寬度字段764以及寫掩碼字段770允許在每一指令的基礎(chǔ)上以通用向量友好指令格式指定這些特征。
[0135]寫掩碼字段和數(shù)據(jù)元素寬度字段的組合創(chuàng)建各種類型的指令，因?yàn)檫@些指令允許基于不同的數(shù)據(jù)元素寬度應(yīng)用該掩碼。
[0136]在A類和B類內(nèi)出現(xiàn)的各種指令模板在不同的情形下是有益的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，不同處理器或者處理器內(nèi)的不同核可支持僅A類、僅B類、或者可支持兩類。舉例而言，旨在用于通用計(jì)算的高性能通用無序核可僅支持B類，旨在主要用于圖形和/或科學(xué)(吞吐量)計(jì)算的核可僅支持A類，并且旨在用于兩者的核可支持兩者(當(dāng)然，具有來自兩類的模板和指令的一些混合、但是并非來自兩類的所有模板和指令的核在本發(fā)明的范圍內(nèi))。同樣，單一處理器可包括多個(gè)核，所有核支持相同的類或者其中不同的核支持不同的類。舉例而言，在具有單獨(dú)的圖形和通用核的處理器中，圖形核中的旨在主要用于圖形和/或科學(xué)計(jì)算的一個(gè)核可僅支持A類，而通用核中的一個(gè)或多個(gè)可以是具有旨在用于通用計(jì)算的僅支持B類的無序執(zhí)行和寄存器重命名的高性能通用核。不具有單獨(dú)的圖形核的另一處理器可包括既支持A類又支持B類的一個(gè)或多個(gè)通用有序或無序核。當(dāng)然，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，來自一類的特征也可在其他類中實(shí)現(xiàn)?？墒挂愿呒?jí)語言撰寫的程序成為(例如，及時(shí)編譯或者統(tǒng)計(jì)編譯)各種不同的可執(zhí)行形式，包括:1)僅具有用于執(zhí)行的目標(biāo)處理器支持的類的指令的形式；或者2)具有使用所有類的指令的不同組合而編寫的替代例程且具有選擇這些例程以基于由當(dāng)前正在執(zhí)行代碼的處理器支持的指令而執(zhí)行的控制流代碼的形式。
[0137]示例性專用向量友好指令格式
[0138]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。圖8示出專用向量友好指令格式800，其指定位置、尺寸、解釋和字段的次序、以及那些字段中的一些字段的值，在這個(gè)意義上向量友好指令格式800是專用的。專用向量友好指令格式800可用于擴(kuò)展x86指令集，并且由此一些字段類似于在現(xiàn)有x86指令集及其擴(kuò)展(例如，AVX)中使用的那些字段或與之相同。該格式保持與具有擴(kuò)展的現(xiàn)有x86指令集的前綴編碼字段、實(shí)操作碼字節(jié)字段、MOD R/M字段、SIB字段、位移字段、以及立即數(shù)字段一致。示出來自圖7的字段，來自圖8的字段映射到來自圖7的字段。
[0139]應(yīng)當(dāng)理解，雖然出于說明的目的在通用向量友好指令格式700的上下文中參考專用向量友好指令格式800描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于專用向量友好指令格式800，除非另有聲明。例如，通用向量友好指令格式700構(gòu)想各種字段的各種可能的尺寸，而專用向量友好指令格式800被示為具有特定尺寸的字段。作為具體示例，盡管在專用向量友好指令格式800中數(shù)據(jù)元素寬度字段764被示為一位字段，但是本發(fā)明不限于此(即，通用向量友好指令格式700構(gòu)想數(shù)據(jù)元素寬度字段764的其他尺寸)。
[0140]通用向量友好指令格式700包括以下列出的按照?qǐng)D8A中示出的順序的如下字段。[0141 ] EVEX前綴(字節(jié)0-3) 802 —以四字節(jié)形式進(jìn)行編碼。
[0142]格式字段740(EVEX字節(jié)0，位[7:0]) —第一字節(jié)(EVEX字節(jié)O)是格式字段740，并且它包含0x62 (在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于區(qū)分向量友好指令格式的唯一值)。
[0143]第二一第四字節(jié)(EVEX字節(jié)1-3)包括提供專用能力的多個(gè)位字段。
[0144]REX 字段 805 (EVEX 字節(jié) I，位[7-5]) —由 EVEX.R 位字段(EVEX 字節(jié) I，位[7] - R)、EVEX.X 位字段(EVEX 字節(jié) 1，位[6] - X)以及(757BEX 字節(jié) 1，位[5] - B)組成。EVEX.R、EVEX.X和EVEX.B位字段提供與對(duì)應(yīng)VEX位字段相同的功能，并且使用I補(bǔ)碼的形式進(jìn)行編碼，即ZMMO被編碼為1111B，ZMM15被編碼為0000B。這些指令的其他字段對(duì)如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低三個(gè)位(rrr、xxx、以及bbb)進(jìn)行編碼，由此可通過增加EVEX.R、EVEX.X 以及 EVEX.B 來形成 Rrrr、Xxxx 以及 Bbbb。
[0145]REX’字段710—這是REX’字段710的第一部分，并且是用于對(duì)擴(kuò)展的32個(gè)寄存器集合的較高16個(gè)或較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼的EVEX.R’位字段(EVEX字節(jié)1，位[4] -R，)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該位與以下指示的其他位一起以位反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)以(在公知x86的32位模式下)與實(shí)操作碼字節(jié)是62的BOUND指令進(jìn)行區(qū)分，但是在MOD R/Μ字段(在下文中描述)中不接受MOD字段中的值11 ;本發(fā)明的替代實(shí)施例不以反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)該指示的位以及其他指示的位。值I用于對(duì)較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼。換句話說，通過組合EVEX.R’、EVEX.R、以及來自其他字段的其他RRR來形成R’ Rrrr。
[0146]操作碼映射字段815(EVEX字節(jié)1，位[3:0] - _皿)-其內(nèi)容對(duì)隱含的前導(dǎo)操作碼字節(jié)(OF、OF 38、或OF 3)進(jìn)行編碼。
[0147]數(shù)據(jù)元素寬度字段764 (EVEX字節(jié)2，位[7] - W)—由記號(hào)EVEX.W表示。EVEX.W用于定義數(shù)據(jù)類型(32位數(shù)據(jù)元素或64位數(shù)據(jù)元素)的粒度(尺寸)。
[0148]EVEX.vvvv 820 (EVEX 字節(jié) 2,位[6:3]-vvvv) — EVEX.vvvv 的作用可包括如下:1)EVEX.vvvv編碼第一源寄存器操作數(shù)且對(duì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上源操作數(shù)的指令有效，第一源寄存器操作數(shù)以反轉(zhuǎn)(I補(bǔ)碼)的形式被指定；2)EVEX.vvvv編碼目的地寄存器操作數(shù)，目的地寄存器操作數(shù)針對(duì)特定向量位移以I補(bǔ)碼的形式被指定；或者3)EVEX.vvvv不編碼任何操作數(shù)，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含1111b。由此，EVEX.vvvv字段820對(duì)以反轉(zhuǎn)(I補(bǔ)碼)的形式存儲(chǔ)的第一源寄存器指定符的4個(gè)低階位進(jìn)行編碼。取決于該指令，額外不同的EVEX位字段用于將指定符尺寸擴(kuò)展到32個(gè)寄存器。
[0149]EVEX.U 768類字段(EVEX字節(jié)2，位[2]-U) 一如果EVEX.U = 0，則它指示A類或EVEX.UO ;如果 EVEX.U = 1，則它指示 B 類或 EVEX.Ul。
[0150]前綴編碼字段825 (EVEX字節(jié)2，位[1:0]-ρρ) —提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加位。除了對(duì)以EVEX前綴格式的傳統(tǒng)SSE指令提供支持以外，這也具有壓縮SMD前綴的益處(EVEX前綴只需要2位，而不是需要字節(jié)來表達(dá)SMD前綴)。在一個(gè)實(shí)施例中，為了支持使用以傳統(tǒng)格式和以EVEX前綴格式的SMD前綴(66H、F2H、F3H)的傳統(tǒng)SSE指令，將這些傳統(tǒng)SMD前綴編碼成SMD前綴編碼字段；并且在運(yùn)行時(shí)在提供給解碼器的PLA之前被擴(kuò)展成傳統(tǒng)SMD前綴(因此PLA可執(zhí)行傳統(tǒng)和EVEX格式的這些傳統(tǒng)指令，而無需修改)。雖然較新的指令可將EVEX前綴編碼字段的內(nèi)容直接作為操作碼擴(kuò)展，但是為了一致性，特定實(shí)施例以類似的方式擴(kuò)展，但允許由這些傳統(tǒng)SIMD前綴指定不同的含義。替代實(shí)施例可重新設(shè)計(jì)PLA以支持2位SMD前綴編碼，并且由此不需要擴(kuò)展。
[0151]α 字段 752 (EVEX 字節(jié) 3，位[7] - EH,也稱為 EVEX.EH、EVEX.rs、EVEX.RL、EVEX.寫掩碼控制、以及EVEX.N;也以α示出)一如先前所述，該字段是針對(duì)上下文的。
[0152]β 字段 754(EVEX 字節(jié) 3，位[6:4]_SSS，也稱為 EVEX.s2_0、EVEX.r2_0、EVEX.rrl,EVEX.LLO、EVEX.LLB ;也以β β β示出)一如先前所述，該字段是針對(duì)上下文的。
[0153]REX’字段710 —這是REX’字段的其余部分，并且是可用于對(duì)擴(kuò)展的32個(gè)寄存器集合的較高16個(gè)或較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼的EVEX.V’位字段(EVEX字節(jié)3，位[3] - V’)。該位以位反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)。值I用于對(duì)較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼。換句話說，通過組合EVEX.V’、EVEX.vvvv 來形成 V’ VVVV。[0154]寫掩碼字段770 (EVEX字節(jié)3，位[2:0]_kkk) —其內(nèi)容指定寫掩碼寄存器中的寄存器索引，如先前所述。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，特定值EVEX.kkk = 000具有暗示沒有寫掩碼用于特定指令的特殊行為(這可以各種方式實(shí)現(xiàn)，包括使用硬連線到所有的寫掩碼或者旁路掩碼硬件的硬件來實(shí)現(xiàn))。
[0155]實(shí)操作碼字段830 (字節(jié)4)還被稱為操作碼字節(jié)。操作碼的一部分在該字段中被指定。
[0156]MOD R/Μ字段840 (字節(jié)5)包括MOD字段842、Reg字段844、以及R/Μ字段846。如先前所述的，MOD字段842的內(nèi)容將存儲(chǔ)器訪問和非存儲(chǔ)器訪問操作區(qū)分開。Reg字段844的作用可被歸結(jié)為兩種情形:對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者被視為操作碼擴(kuò)展且不用于對(duì)任何指令操作數(shù)進(jìn)行編碼。R/Μ字段846的作用可包括如下:對(duì)引用存儲(chǔ)器地址的指令操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼。
[0157]比例、索引、基址(SIB)字節(jié)(字節(jié)6)—如先前所述的，比例字段750的內(nèi)容用于存儲(chǔ)器地址生成。SIB.xxx 854和SIB.bbb 856 一先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和Bbbb提及了這些字段的內(nèi)容。
[0158]位移字段762A (字節(jié)7-10) —當(dāng)MOD字段842包含10時(shí)，字節(jié)7_10是位移字段762A，并且它與傳統(tǒng)32位位移(disp32) —樣地工作，并且以字節(jié)粒度工作。
[0159]位移因數(shù)字段762B (字節(jié)7) —當(dāng)MOD字段842包含OI時(shí)，字節(jié)7是位移因數(shù)字段762B。該字段的位置與傳統(tǒng)x86指令集8位位移(disp8)的位置相同，它以字節(jié)粒度工作。由于disp8是符號(hào)擴(kuò)展的，因此它僅能在-128和127字節(jié)偏移量之間尋址；在64字節(jié)高速緩存行的方面，disp8使用可被設(shè)為僅四個(gè)真正有用的值-128、-64、0和64的8位；由于常常需要更大的范圍，所以使用disp32 ;然而，disp32需要4個(gè)字節(jié)。與disp8和disp32對(duì)比，位移因數(shù)字段762B是dispS的重新解釋；當(dāng)使用位移因數(shù)字段762B時(shí)，通過將位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲(chǔ)器操作數(shù)訪問的尺寸(N)來確定實(shí)際位移。該類型的位移被稱為disp8*N。這減小了平均指令長度(單個(gè)字節(jié)用于位移，但具有大得多的范圍)。這種壓縮位移基于有效位移是存儲(chǔ)器訪問的粒度的倍數(shù)的假設(shè)，并且由此地址偏移量的冗余低階位不需要被編碼。換句話說，位移因數(shù)字段762B替代傳統(tǒng)x86指令集8位位移。由此，位移因數(shù)字段762B以與x86指令集8位位移相同的方式(因此在ModRM/SIB編碼規(guī)則中沒有變化)進(jìn)行編碼，唯一的不同在于，將dispS超載至disp8*N。換句話說，在編碼規(guī)則或編碼長度中沒有變化，而僅在通過硬件對(duì)位移值的解釋中有變化(這需要按存儲(chǔ)器操作數(shù)的尺寸按比例縮放位移量以獲得字節(jié)式地址偏移量)。
[0160]立即數(shù)字段772如先前所述地操作。
[0161]完整操作碼字段
[0162]圖SB是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)成完整操作碼字段774的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。具體地，完整操作碼字段774包括格式字段740、基礎(chǔ)操作字段742、以及數(shù)據(jù)元素寬度(W)字段764。基礎(chǔ)操作字段742包括前綴編碼字段825、操作碼映射字段815以及實(shí)操作碼字段830。
[0163]寄存器索引字段
[0164]圖SC是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成寄存器索引字段744的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。具體地，寄存器索引字段744包括REX字段805、REX’字段 810、MODR/M.reg 字段 844、MODR/M.r/m 字段 846、VVVV 字段 820、xxx 字段 854 以及bbb 字段 856。
[0165]擴(kuò)充操作字段
[0166]圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成擴(kuò)充操作字段750的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。當(dāng)類(U)字段768包含O時(shí)，它表明EVEX.U0(A類768A)；當(dāng)它包含I時(shí)，它表明EVEX.Ul (B類768B)。當(dāng)U = O且MOD字段842包含11 (表明無存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，α字段752 (EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為rs字段752A。當(dāng)rs字段752A包含I (舍入752A.1)時(shí)，β字段754 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為舍入控制字段754A。舍入控制字段754A包括一位SAE字段756和兩位舍入操作字段758。當(dāng)rs字段752A包含O (數(shù)據(jù)變換752A.2)時(shí)，β字段754 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數(shù)據(jù)變換字段754Β。當(dāng)U = O且MOD字段842包含00、01或10 (表明存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，α字段752 (EVEX字節(jié)3，位[7] -EH)被解釋為驅(qū)逐提示(EH)字段752B且β字段754(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數(shù)據(jù)操縱字段754C。
[0167]當(dāng)U = I時(shí)，α字段752(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為寫掩碼控制(Z)字段752C。當(dāng)U = I且MOD字段842包含11 (表明無存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，β字段754的一部分(EVEX字節(jié)3，位[4] - S0)被解釋為RL字段757Α ;當(dāng)它包含I (舍入757Α.1)時(shí)，β字段754的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6_5] - S2^1)被解釋為舍入操作字段759Α，而當(dāng)RL字段757Α包含0(VSIZE757.A2)時(shí)，β字段754的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6-5]-?^)被解釋為向量長度字段759B(EVEX字節(jié)3，位[6-5] -1^。)。當(dāng)U= I且MOD字段842包含00、01或10(表明存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，β字段754(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為向量長度字段759B (EVEX字節(jié)3，位[6-5] - L卜0)和廣播字段757B (EVEX字節(jié)3，位[4] - B)。
[0168]至專用向量友好指令格式的示例性編碼
[0169]示例性寄存器架構(gòu)
[0170]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)900的框圖。在所示出的實(shí)施例中，有32個(gè)512位寬的向量寄存器910 ;這些寄存器被引用為zmmO到zmm31。較低的16zmm寄存器的較低階256個(gè)位覆蓋在寄存器ymmO-16上。較低的16zmm寄存器的較低階128個(gè)位(ymm寄存器的較低階128個(gè)位)覆蓋在寄存器xmmO-15上。專用向量友好指令格式800對(duì)這些覆蓋的寄存器組操作，如在以下表格中所示的。
[0171]
【權(quán)利要求】
1.一種在處理器核中執(zhí)行轉(zhuǎn)置指令的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，包括: 取出轉(zhuǎn)置指令，所述轉(zhuǎn)置指令包括操作數(shù)，其中所述操作數(shù)指定向量寄存器或存儲(chǔ)器位置； 解碼所取出的轉(zhuǎn)置指令；以及 執(zhí)行經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指令，使得所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的每個(gè)數(shù)據(jù)元素以相反的順序被存儲(chǔ)在該指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中。
2.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述操作數(shù)指定向量寄存器，并且其中所述向量寄存器是512位寄存器。
3.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述操作數(shù)指定向量寄存器，并且其中所述向量寄存器是256位寄存器。
4.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，所述操作數(shù)指定存儲(chǔ)器位置，并且其中所述轉(zhuǎn)置指令還包括多個(gè)元素操作數(shù)，所述多個(gè)元素操作數(shù)指定所指定的存儲(chǔ)器位置的多個(gè)元素。
5.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，通過所述處理器核的執(zhí)行群集來執(zhí)行所述經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指令的執(zhí)行。
6.如權(quán)利要求1所述的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，其特征在于，通過所述處理器核的高速緩存協(xié)處理單元來執(zhí)行所述經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指令的執(zhí)行。
7.一種裝置，包括: 硬件解碼單元，用于解碼轉(zhuǎn)置指令，所述轉(zhuǎn)置指令包括操作數(shù)，所述操作數(shù)指定向量寄存器或存儲(chǔ)器位置；以及 執(zhí)行引擎單元，用于執(zhí)行經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指令，所述轉(zhuǎn)置指令使得所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的每個(gè)數(shù)據(jù)元素以相反的順序被存儲(chǔ)在該指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述操作數(shù)指定向量寄存器，并且其中所述向量寄存器是512位寄存器。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述操作數(shù)指定向量寄存器，并且其中所述向量寄存器是256位寄存器。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述操作數(shù)指定存儲(chǔ)器位置，并且其中所述轉(zhuǎn)置指令還包括多個(gè)元素操作數(shù)，所述多個(gè)元素操作數(shù)指定所指定的存儲(chǔ)器位置的多個(gè)元素。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述執(zhí)行引擎單元是處理器核的部分。
12.一種制品，包括: 有形的機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有轉(zhuǎn)置指令，所述轉(zhuǎn)置指令包括操作數(shù)，所述操作數(shù)指定向量寄存器或存儲(chǔ)器位置； 其中所述轉(zhuǎn)置指令包括操作碼，所述操作碼指示機(jī)器執(zhí)行所述轉(zhuǎn)置指令，所述轉(zhuǎn)置指令使得所指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中的每個(gè)數(shù)據(jù)元素以相反的順序被存儲(chǔ)在該指定的向量寄存器或存儲(chǔ)器位置中。
13.如權(quán)利要求12所述的制品，其特征在于，所述操作數(shù)指定向量寄存器，并且其中所述向量寄存器是512位寄存器。
14.如權(quán)利要求12所述的制品，其特征在于，所述操作數(shù)指定向量寄存器，并且其中所述向量寄存器是256位寄存器。
15.如權(quán)利要求12所述的制品，其特征在于，所述操作數(shù)指定存儲(chǔ)器位置，并且其中所述轉(zhuǎn)置指令還包括多個(gè)元素操作數(shù)，所述多個(gè)元素操作數(shù)指定所指定的存儲(chǔ)器位置的多個(gè)元素。
16.如權(quán)利要求12所述的制品，其特征在于，通過處理器核的執(zhí)行單元來執(zhí)行所述經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指令的執(zhí)行。
17.如權(quán)利要求12所述的制品，其特征在于，通過處理器核的高速緩存協(xié)處理單元來執(zhí)行所述經(jīng)解碼的轉(zhuǎn)置指 令的執(zhí)行。
【文檔編號(hào)】G06F9/305GK104011672SQ201180075978
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日
【發(fā)明者】A·杰哈 申請(qǐng)人:英特爾公司