[发明专利]具有有效的存储器访问的处理器

说明书

一种方法包括：在处理器(20)中处理包括存储器访问指令的程序代码，其中存储器访问指令中的至少一些包括符号表达式，其根据一个或更多个寄存器名称来指定外部存储器(41)中的存储器地址。基于在符号表达式中指定的存储器地址的相应格式来识别在由存储器访问指令中的两个或更多个访问的存储器地址之间的关系。基于所识别的关系来分配从处理器中的内部存储器(50)供应的存储器访问指令的至少一个的结果。

发明领域

本发明大体上涉及微处理器设计，且特别是用于微处理器中的有效存储器访问的方法和系统。

发明背景

限制微处理器中的代码的并行化的主要瓶颈之一是在存储器访问指令之间的依赖性。已经提出了各种技术来改善包括存储器访问的代码的并行化性能。例如，Tyson和Austin在通过引用并入本文的“Memory Renaming:Fast,Early and Accurate Processingof Memory Communication”(International Journal of Parallel Programming，第27卷，第5期，1999年)中提出了被称为“存储器重命名”的技术。存储器重命名是应用寄存器访问技术来加载和存储指令以加快存储器流量的处理的处理器流水线的修改。该方法通过在流水线中早期预测存储器通信并然后将通信重新映射到快速物理寄存器来工作。

发明概述

本文描述的本发明的实施方式提供了一种方法，其包括在处理器中处理包括存储器访问指令的程序代码，其中存储器访问指令中的至少一些包括根据一个或更多个寄存器名称来指定在外部存储器中的存储器地址的符号表达式。基于在符号表达式中指定的存储器地址的相应格式来识别在由两个或更多个存储器访问指令访问的存储器地址之间的关系。基于所识别的关系来分配从处理器中的内部存储器供应的存储器访问指令中的至少一个的结果。

在一些实施方式中，识别在存储器地址之间的关系与存储器地址的实际数值无关。在实施方式中，识别在存储器地址之间的关系在存储器地址的实际数值未被定义的时间点处执行。在所公开的实施方式中，由处理器的流水线中的给定流水线级来执行识别关系，并且在位于流水线中的比给定流水线级更晚的另一流水线级中计算存储器地址的实际数值。

在一些实施方式中，识别所述关系包括在程序代码中搜索使用相同符号表达式来指定存储器地址的存储器访问指令。在实施方式中，识别关系包括在程序代码中搜索使用涉及相同存储器地址的不同的符号表达式来指定存储器地址的存储器访问指令。在另一个实施方式中，分配存储器访问指令中的至少一个的结果由处理器的流水线中的解码单元或重命名单元执行。

在一些实施方式中，分配从内部存储器供应的结果还包括在外部存储器中执行存储器访问指令，并且验证在外部存储器中执行的存储器访问指令的结果与从内部存储器分配给存储器访问指令的结果匹配。在实施方式中，验证结果包括将在外部存储器中执行的存储器访问指令的结果与从内部存储器分配给存储器访问指令的结果进行比较。在另一个实施方式中，验证结果包括验证没有介入(intervening)事件引起在外部存储器中的结果与从内部存储器分配的结果之间的不匹配。

在又一个实施方式中，验证结果包括向程序代码添加验证结果的一个或更多个指令或微操作，或将一个或更多个现有指令或微操作修改为验证结果的指令或微操作。在另一个实施方式中，该方法还包括在发现在外部存储器中执行的结果与从内部存储器供应的结果不匹配时刷新后续代码。

在一些实施方式中，该方法还包括禁止在外部存储器中执行存储器访问指令中的至少一个。在其他实施方式中，该方法还包括在多个硬件线程上的程序代码的并行执行，包括从内部存储器分配结果。在另一个实施方式中，处理程序代码包括在单个硬件线程中执行程序代码，包括从内部存储器分配结果。

在所公开的实施方式中，识别关系包括识别在循环或函数中的存储器访问指令。在另一个实施方式中，在运行时间处执行识别关系。在实施方式中，至少部分地基于嵌入在程序代码中的指示来执行识别关系。