[发明专利]一种任务级乱序多发射调度器及其调度方法

说明书

本发明公开了一种任务级乱序多发射调度器及其调度方法，其特征是，调度器包括：保留站、选择唤醒单元和计算资源管理单元；保留站中包含写地址管理单元、存储空间和保留站状态表；选择唤醒单元中包含年龄表、就绪查询单元和就绪计数器；计算资源管理单元中包含计算资源表、分配单元和回收单元。本发明能提高调度器的吞吐率和资源利用效率，从而提升任务指令发射效率，提升系统性能。

技术领域

本发明涉及一种任务级乱序多发射调度器及其调度方法，属于乱序多发射处理器领域。

背景技术

随着集成电路技术的发展，对于处理器性能的要求越来越高。处理器性能的提升，一方面取决于集成电路工艺的发展；另一方面也取决于处理器设计技术的进步，其中体系结构的发展起到至关重要的作用，而提升并行度是体系结构发展的主题。在过去很大一部分时间里，对指令级并行的挖掘做了很多努力，超流水线结构、超标量结构、指令乱序多发射、超长指令字VLIW等技术已经在很多处理器中得到应用。随着多核处理器的发展，当前多核技术已成为提升处理器性能的主要技术方法，但是计算资源利用效率低是目前多核系统存在的主要问题，如何充分调度片上众多计算资源，提升系统性能是多核系统研究中的一个关键方向。

将指令级乱序多发射技术扩展到任务级是解决上述问题的一个有效方法，而任务级的动态调度、资源动态管理技术是其中的关键和难点。从指令级扩展到任务级，对应着计算粒度从细粒度到粗粒度的变化，这给多发射技术的实现带来诸多新的挑战，吞吐率和资源利用效率是评估调度器设计的两大关键因素。动态调度器的基本思想是Tomasulo算法的应用，这在传统的指令级调度器中应用已经很成熟，但是传统指令级调度器的设计已经不能满足任务级粗粒度调度器的设计要求。而现有的针对任务级调度器的设计，例如基于广播的调度器的扩展性存在很大的问题；而基于相关性矩阵调度器要求将依赖关系表达成“生产者—消费者”指令，所以对于“任务—任务”相关性获得效率很低。

发明内容

本发明为克服现有技术存在的不足之处，提出了一种任务级乱序多发射调度器及其调度方法，以期能提高调度器的吞吐率和资源利用效率，从而提升任务指令发射效率，提升系统性能。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

本发明一种任务级乱序多发射调度器，是设置在处理器中并用于调度M个任务指令，所述处理器中包括：取指单元、寄存器状态表和处理单元阵列；其特点是，所述调度器包括：保留站、选择唤醒单元和计算资源管理单元；所述保留站中包含写地址管理单元、存储空间和保留站状态表；所述选择唤醒单元中包含年龄表、就绪查询单元和就绪计数器；所述计算资源管理单元中包含计算资源表、分配单元和回收单元；

所述存储空间用于保存M个任务指令，且在同一时刻最多容纳N个任务指令，每个任务指令占用所述存储空间中连续的L个地址空间，使得所述存储空间被分为N段，编号依次为0～N-1；所述写地址管理单元用于对所述N个任务指令自动分配保留站的存储空间；所述存储空间的状态包括“空”、“满”、“非空”、和“非满”；所述保留站状态表用于存储所述存储空间的状态位；所述状态位包括：“空闲”或“占用”；

所述就绪查询单元用于接收所述保留站发送的任务指令并进行解析，获得所述任务指令所需的计算资源信息和输入寄存器信息，并分别发送给所述计算资源管理单元和寄存器状态表并接收反馈的状态信息；所述计算资源信息包括：计算资源种类和计算资源个数；所述输入寄存器信息包括：输入寄存器编号和输入寄存器个数num；所述年龄表用于存储任务指令在所述存储空间中的地址信息，并将所述任务指令进入保留站的顺序提供给所述就绪查询单元；所述就绪计数器用于对所述寄存器状态表所反馈的已就绪的输入寄存器进行计数；

所述计算资源表用于反馈所述任务指令所需的计算资源是否就绪；所述分配单元用于查询所述计算资源表，并将已就绪的计算资源编号发送给所述选择唤醒单元；所述回收单元用于回收已完成计算任务的计算资源；