[发明专利]用于利用主-影子物理寄存器文件的方法和系统

说明书

本发明涉及一种数据处理系统中的处理器(100)，该处理器包括主‑影子物理寄存器文件(151)和重命名单元(114)。该主‑影子物理寄存器文件具有耦合到影子存储装置(118)的主存储装置(117)。该重命名单元耦合到该主‑影子物理寄存器文件。基于由该重命名单元验证的影子传输激活条件的发生，将该主存储装置中的数据从该主存储装置传输到该影子存储装置以进行存储。基于影子到主传输事件的发生，数据从该影子存储装置传输回该主存储装置，该影子到主传输事件包括例如该处理器对该主存储装置的刷新。

背景技术

处理器通常利用物理寄存器文件(PRF)来存储供处理器的功能单元使用的数据。PRF可支持跨指令窗口的无序(OoO)指令执行和指令的推测执行。大指令窗口允许处理器拥有高性能，但也需要相当大的PRF。此外，当处理器所支持的执行单元的数量增加时，PRF需要支持附加的读取和写入，从而需要附加的寄存器和用于每个寄存器的附加的端口。这些附加的寄存器和端口使PRF成为实现具有宽执行宽度的大指令窗口的严重的物理设计瓶颈。先前提出的适应宽执行宽度的解决方案包括复制PRF以减少每个PRF的读取端口的数量；以及分级PRF方案，这些分级PRF方案涉及具有复杂机制的PRF的分级结构以跟踪和移动PRF之间的条目。

活动PRF条目的平均寿命也影响其可重用性，并且因此影响PRF的有效大小。在OOO和推测性执行的情况下，PRF的大部分有效寿命都用于在恢复模式下等待，其中PRF没有被主动读取，并且在错误预测的推测执行的情况下处于等待状态。在处理PRF的有效寿命方面的改进有效地提高了可重用性，并且为扩大的PRF提供了一些缓解。

附图说明

通过参考附图，本公开可以被更好地理解，并且其许多特征和优点对于本领域技术人员是显而易见的。在不同附图中使用相同的附图标记表示类似或相同的项目。

图1是根据一些实施方案的处理器的框图。

图2是根据一些实施方案的图1的处理器的主-影子物理寄存器文件的框图。

图3是根据一些实施方案的图1的处理器的主-影子物理寄存器文件的主-影子元件的框图。

图4是根据一些实施方案的图1的处理器的主-影子物理寄存器文件的主-影子元件的框图。

图5是示出根据一些实施方案的用于在图1的处理器的主-影子PRF中执行数据存储的方法的流程图。

具体实施方式

图1至图5示出了用于在主-影子物理寄存器文件中实现数据存储的实施方案。主-影子物理寄存器文件包括主-影子物理寄存器，这些主-影子物理寄存器包括主存储元件(“主存储装置”)和影子存储元件(“影子存储装置”)。主存储装置是被配置为存储活动数据(例如当前在指令的执行过程中使用的数据)的存储装置。影子存储装置是耦合到存储休眠数据(例如当前未在执行的数据)的主存储装置的存储装置。为了促进数据在主-影子物理寄存器文件中的存储，数据最初被存储在主存储装置中，并且基于影子传输激活条件或多个影子传输激活事件(影子激活事件)的发生，随后被传输到主-影子物理寄存器中的影子存储装置。通过使用主存储装置和影子存储装置的组合来存储数据，与传统PRF相比，处理器具有更大的物理寄存器文件配置文件和更有效的条目，而不增加读取或写入复用器的大小。