[发明专利]通过关闭堆栈寄存器文件的若干部分来减少功率

说明书

技术领域

本发明教示涉及用以选择性地关闭一组寄存器的若干部分(例如，形成例如微处理器或编译器等处理器的堆栈寄存器文件的寄存器库)的技术。

背景技术

寄存器文件是用于临时存储信息的高速存储结构。处理器通常包括一个或一个以上寄存器文件，以维持数据或指令相对靠近处理器核心。寄存器文件通常充当供处理器的执行资源使用的主要数据源，且高性能处理器通常包括较大的寄存器文件，以利用其较低存取等待时间。

寄存器管理技术向处理分派寄存器，填充来自较慢存储媒体的寄存器，且稍后当将寄存器重新分派给其它程序或功能时向其它存储媒体清空寄存器。举例来说，当第一功能非现用时，如果现用的第二功能需要比当前可用更多的寄存器，那么可将来自由第一功能使用的寄存器的数据传送到其它存储装置。当控制回到第一功能时，可重新分派寄存器，但其通常将不是所述功能在先前现用期间使用的相同寄存器。为了恢复所述功能的现用性，将所存储的数据从存储装置加载到新近分派的寄存器中。为了实现较高指令/循环(IPC)处理量，现代处理器(例如，微处理器和平行编译器)、有效的寄存器重命名、寄存器使用和功能参数的传递是考虑因素。

利用微处理器或编译器等的许多装置和应用具有低功率要求。通常，处理器中的寄存器文件由于其大量端口和高速度的缘故而成为主要的功率消耗者。在一些处理器中，这一情况由于大量寄存器而加剧。此外，随着晶体管技术缩减，泄漏功率——甚至存在于寄存器文件的未存取部分中——变得更为显著。通常，处理器始终向组中的所有寄存器提供功率。通常，不会特意关闭寄存器文件的未使用部分，因为这些寄存器保持可在任何时间使用且在寄存器断电时会丢失的值。

持续需要设计出需要较低功率的处理器，(例如)以应用于具有有限或受限电源的便携式/手持式装置或其它应用。为了支持这种一般需要，特别需要用以减少由处理器的寄存器群组(例如，堆栈寄存器文件)消耗的功率的技术。

发明内容

为了减少功率消耗，在不使用时将一组寄存器中的选定部分关闭。本发明揭示用于选择被激活的寄存器和不被激活的寄存器以便提供包括所述组寄存器的处理器的功率节省且仍维持其所需性能的特定技术。

因此，本文揭示的教示的一个方面涉及一种操作处理器中的堆栈寄存器文件的寄存器的功率控制方法。所述方法需要接收关于堆栈寄存器文件中的寄存器的分派的信息。将堆栈寄存器文件划分为多个寄存器库。所述方法包含对应于由所接收的分派指示的寄存器数目要求而选择性地激活和去激活所述堆栈寄存器文件内的寄存器库的操作。

本发明教示包含多种用于控制激活和去激活堆栈寄存器文件中的一个或一个以上库的算法。详细论述两个特定实例。在第一实例中，功率控制算法响应于分派小于或等于一阈值的数目的寄存器而维持第一寄存器库现用且维持第二库的寄存器非现用，其中所述阈值与形成所述第一库的寄存器的数目具有预定关系。响应于分派大于所述阈值的数目的寄存器，所述控制算法维持第一寄存器库现用，且激活第二寄存器库。

在控制算法的第二实例中，每一寄存器分派指示各自堆栈顶部指针和各自保存/恢复点。响应于每一分派，此算法操作所述堆栈寄存器文件中的具有至少一个在从各自保存/恢复点到各自堆栈顶部指针范围内的寄存器的任何库。然而，所述堆栈寄存器文件中的不具有至少一个在所述范围内的寄存器的任何库均是非现用的。

本文揭示的教示的其它方面涉及用于处理器中的堆栈寄存器系统。在一个此类方面，寄存器堆栈包括包含第一数目的寄存器的第一寄存器库和包含第二数目的寄存器的第二寄存器库。提供用于响应于对处理器的处理操作分派和解除分派寄存器来选择性地激活和去激活所述寄存器库中的至少一者的装置。所述激活和去激活动态地调节现用的库的数目作为所分派的寄存器数目的函数。

在另一方面，用于处理器中的堆栈寄存器系统包括寄存器堆栈，其包含寄存器库，其中每一寄存器库包括一个或一个以上所述寄存器。此系统还包括控制器，其响应于关于堆栈内的寄存器的分派的信息，来选择性地控制一个或一个以上所述寄存器库的接通/断开状态。所述控制器响应于所述堆栈内分派的寄存器的数目，来增加接通的库的数目以满足增加寄存器数目的至少一个分派。控制器还响应于减少寄存器数目的至少一个分派而减少接通的库的数目。

以下描述内容中将部分陈述额外的目的、优点和新颖特征，且所述额外的目的、优点和新颖特征将由所属领域的技术人员在阅读下文和附图后部分了解，或可通过制作或操作实例而了解。可通过实践或使用所附权利要求书中明确指出的方法、手段和组合来实现和达成本发明教示的目的和优点。

附图说明