[发明专利]具有高性能密码操作的标量单元

说明书

本发明的实施例通过对标量单元进行变化来提供技术解决方案，以使其能够用于高性能密码应用程序。本发明的各方面提供了具有四个32位算术逻辑单元(ALU)的标量单元。这四个ALU可以独立地用作四个单独的通道，每个通道生成32位结果。因此，每周期完成的指令数(IPC)可以是4个。此外，这四组32位ALU可被配置为两个64位ALU，每两个32位ALU为一组。在一个实施例中，该配置每个周期可以生成两个64位结果。此外，当ALU组合为一个单一单元时，这四组32位ALU可被配置为一个128位ALU。本发明的各方面从一组四个32位标量ALU产生数据宽度或格式不同于32位的输出。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及提供增强型标量操作。

背景技术

诸如中央处理单元(CPU)或图形处理单元(GPU)等的处理器中的向量处理执行指令集，该指令集包含对被称为向量的一维数据阵列进行操作的指令。这与标量处理器形成对比，其指令对单个数据项进行操作。

向量指令通常在连续周期中对每个数据元素执行操作。指令中的向量功能单元是管线型的。此外，每个管线级对一段数据操作，并且没有向量依赖性(在内部和向量之间)。

然而，存在缺点，尤其是在向量操作不规则时。同时，如果存储器操作平衡未被监测和维护，并且数据未正确地或适当地映射到适当的存储库，则存储器存取可能遇到瓶颈制约。

对于标量处理，其通常被分类为SISD处理(单指令，单数据)。此方法的另一变化是单指令、多线程(SIMT)处理。传统的SIMT多线程处理器通过将线程组织成组并在单独的处理管线、标量或向量管线上执行每个线程来提供多个线程的并行执行。在单个周期中调度由一个组中的线程执行的指令。生成处理管线控制信号，使得当线程跨越处理管线的各级时，组中的所有线程执行一组类似的操作。例如，一组中的所有线程从寄存器文件读取源操作数，执行处理单元中的指定算术运算，并将结果写回到寄存器文件。当在处理器中支持多个语境时，SIMT需要额外存储器用于复制同一内核中使用的恒定值。因而，当从主存储器或缓存加载不同恒定值时，引入等待时间开销。

由于向量处理在并行处理中的运行优势，近年来密码术已利用向量处理的优点。然而，通常基于密码算法和指令的密码操作对于某些应用程序可能太慢。例如，许多密码算法需要大的存储器和高计算性能。通用GPU(GPGPU)中的向量单元每个线程不具有大的存储器。另一方面，在提及密码操作与需求时，相比向量单元，GPGPU装置中的典型标量单元具有相对较弱的性能。

发明内容

本发明的实施例通过对标量单元进行小变化来提供技术解决方案，以使其能够用于高性能密码应用程序。本发明的各方面提供了具有四个32位算术逻辑单元(ALU)的标量单元(SU)。在一个实施例中，这四个ALU可以独立地用作四个单独的通道，每个通道生成32位结果。因此，每周期完成的指令数(IPC)可以是4个。此外，这四组32位ALU可被配置为两个64位ALU，每两个32位ALU为一组。在一个实施例中，该配置每个周期可以生成两个64位结果。此外，当ALU组合为一个单一单元时，这四组32位ALU可被配置为一个128位ALU。本发明的各方面从一组四个32位标量ALU产生数据宽度或格式不同于32位的输出。

此外，本发明的各方面创建了以这样的方式管理和利用标量单元的新控制器。

附图说明

本领域的普通技术人员可以了解，为了简单和清晰起见，示出了附图中的元件，因此为了避免混淆本发明的方面并未示出所有的连接和选项。例如，在商业上可行的实施例中有用或必需的常见但易于理解的元件通常不进行描绘，以便有助于较少阻挡对本公开的这些各种实施例的观察。将进一步了解，可以以特定的发生次序描述或描绘某些动作和/或步骤，而所属领域的技术人员将理解，实际上不需要关于序列的此类特异性。还应当理解，本文所用的术语和表达将关于其各自的相应探究和研究领域进行限定，除非本文中另外阐述了特定含义。