[发明专利]能量高效的多模式指令发布

说明书

本文描述了一种处理器，该处理器被配置为：至少部分地基于与多条指令相关联的特性，在该处理器的第一指令发布模式和该处理器的第二指令发布模式之间切换。第一指令发布模式和第二指令发布模式与不同的能耗特性相关联。此外，第一指令发布模式可以是无序指令发布模式，并且第二指令发布模式可以是有序指令发布模式。

背景技术

不同的指令发布模式具有不同的功率和性能折衷。具有实现有序(in-order)指令发布模式的逻辑单元的处理器按照获取指令的顺序来发布指令，从而实现简单、能量高效的流水线。虽然能量高效，但是有序指令发布模式呈现比无序(out-of-order)指令发布模式要低的性能，这是因为有序指令发布模式面对丢失事件(miss event)必须停顿(例如，等待还未写回到操作数缓冲器或还未写入到寄存器堆的操作数)。

具有实现无序指令发布模式的逻辑单元的处理器基于指令的依存关系来执行指令，从而通过容许动态延时而提供较高的性能。然而，无序指令发布模式消耗比有序指令发布模式更多的能量，这是因为实现无序指令发布模式的逻辑单元比实现有序执行发布模式的逻辑单元更复杂。例如，实现无序指令发布模式的逻辑单元必须能够执行动态调度，这消耗额外的功率。

发明内容

本申请描述了一种处理器，所述处理器被配置为：在与不同的能耗特性相关联的指令发布模式之间切换。所述指令发布模式可以包括无序指令发布模式和有序指令发布模式，并且可以由所述处理器的不同逻辑单元来实现。所述处理器的电路可以通过在这些逻辑单元之间切换来在所述指令发布模式之间切换。此外，所述处理器可以被配置为：确定与多条指令(例如，原子指令块(atomic instruction block))相关联的特性，以及至少部分地基于所确定的特性来切换所述指令发布模式。

提供本发明内容以便用简化形式来介绍将在在下面的具体实施方式中进一步详细描述的一些概念的选择。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特性或必要特性，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

参照附图来阐述具体实施方式，其中附图标记的最左边的数字标识该附图标记最先出现的附图。在不同的附图中使用相同的附图标记指示相似或相同的项目或特征。

图1是具有处理器的示例性计算设备的框图，其中处理器被配置为：在与不同的能耗特性相关联的指令发布模式之间切换。

图2A至图2D是处理器微架构的一部分的图，其中包括与不同的指令发布模式相关联的逻辑单元以及用于在这些逻辑单元之间切换的电路。

图3是示出了用于至少部分地基于与多条指令相关联的特性而在处理器的第一指令发布模式和处理器的第二指令发布模式之间切换的说明性过程的流程图。

具体实施方式

本公开内容描述了一种处理器，该处理器被配置为：在与不同的能耗特性相关联的指令发布模式之间切换。处理器还可以被配置为：获取指令(例如，原子指令块)并且确定与这些指令相关联的特性。至少部分地基于该特性，处理器可以切换指令发布模式，并且使用所切换到的指令发布模式来从处理器的指令窗中选择指令。在一些实施例中，处理器可以被配置为：在无序指令发布模式和有序指令发布模式之间切换。

在各个实施例中，每个指令发布模式可以与处理器的不同逻辑单元相关联，并且处理器可以包括在逻辑单元之间切换的电路。该电路可以包括例如到逻辑单元中的一个逻辑单元的输入线，该输入线耦合到时钟门(clock gate)。除了用于时钟信号的输入之外，时钟门还可以包括发送对适当的指令发布模式进行指示的信号的输入线。当该线的输入与逻辑单元的指令发布模式匹配时，并且当接收到时钟信号时，逻辑单元被激活。