[发明专利]高性能通用信号处理器指令分配装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能通用信号处理器指令分配装置。

背景技术

目前数字信号处理芯片已经成为高速自动控制、图像处理、通信技术、雷达及各种信号处理中的核心部件。

国内可编程超大规模DSP集成电路芯片的研制还处在初步尝试阶段，而针对具有复杂指令集的超大规模集成电路芯片内部指令分配，以及执行单元和总线通道占用调度的电路设计还是个尚待解决的难题。

国际上目前应用最广泛的是美国TI公司的TMS系列和ADI公司的TS系列DSP芯片。ADI公司的两款高性能数字信号处理芯片ADSP TS101S、ADSP TS20XS更具有代表性。以下针对ADSP TS20XS芯片和本发明所涉及的我国第一款从指令集、体系结构到设计都实现完全自主的高性能通用信号处理器BWDSP100芯片内部的运算执行单元情况进行比较：

ADSP TS20XS：其核内有双运算模块，每个运算模块包含1个算数逻辑单元（ALU）、1个乘法器、1个移位器、1个寄存器组和1个通信逻辑运算单元（CLU）。1个指令行中最多有4条运算块指令。

BWDSP100：包括4个运算执行核（X、Y、Z、T），每一个运算执行核包含4个乘法器、8个ALU运算单元、2个移位器、一个特定运算单元和一组64字的寄存器组。1个指令行中最多有16条运算块指令。

根据比较可以得出，由于ADSP TS20XS芯片在每个运算核内的各类运算单元只有一个，不存在单条运算指令对应多个可执行运算单元的情况。例如ALU指令，MULT指令、Shif指令、SPU指令、块浮点指令等等，不同类指令所占用的运算单元是不同的，例如不存在ALU指令（加减法）占用MULT（乘法）运算单元的情况，因此当一个指令行中仅有1条ALU指令和1条MULT指令时，是不存在两者之间执行资源抢占的，因此也不存在不同类指令之间的分配难题。

而BWDSP100芯片却存在多条指令对应多个执行单元的多对多的情况，并且包含指定1个或者多个执行单元的分配难题。其中指定执行的情况又存在多条ALU指令抢占同一个执行单元的难题。例如针对ALU指令而言，一个指令行有16个指令槽，相应的可以有1到16条指令。在1到16条指令中可能存在1到8条ALU指令，并且随机分布在16个指令槽中。其中的每条ALU指令都对应着4个执行核（X核、Y核、Z核、T核），每个执行核内又有8个ALU运算单元。每条ALU指令既可以“指定”四个核中的1个或者多个ALU来执行，也可以允许由四个核中的“任意”空闲的1个或者多个ALU来执行。其指定的情况可以具体指定到某个核的某个ALU执行单元。尽管在其他应用领域也有一些分配方法，比如游戏机平台内部的指令分配电路等。但这些方法相对于高数据吞吐量且高运算复杂度及并行性的多核可编程DSP芯片来说还是不能适用。因此，对BWDSP100芯片内部高度集成的指令分配实用电路设计是一个急于解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于根据高性能通用信号处理器芯片存在多条指令对应多个执行单元或者通道的“多对多”情况，提供一种能够将接收到的各种不同的指令高效、快速、合理地分配到相应的运算处理单元，或者将指令需要传输的数据分配到数据传输通道上的高性能通用信号处理器指令分配装置。

其技术方案是：一种高性能通用信号处理器指令分配装置，包括：

指令分核模块——用于将接收的指令分成4个512位针对不同运算执行核的指令行；

指令分类模块——用于根据指令分核模块的分类情况，将指令行并行分类，并输出类别标志位；

指令分配模块——用于将指令合理分配到相应的运算执行单元，或者将数据分配至相应的数据传输通道；

多核指令分配集成模块——用于将不同运算核的分配电路设计集成为一个整体模块，输出最终分配结果。

上述的指令分配模块，包括：

自动分配模块—用于对未特别指明具体运算执行单元标号的指令，自动查找该类空运算执行单元并自动选择分配，或者将传输数据自动分配到数据传输通道；

指定分配模块——用于对特别指定具体运算执行单元编号的指令，查找指定冲突的情况，对其指定编号的运算单元进行保留并输出该指令的对应分配编号及优先顺序；

优先级选择模块——用于在同类指令的不同微操作之间，根据优先级定义的顺序，依次按照优先选择权进行分配编号输出；