[发明专利]一种向量跨步指令的实现方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种向量跨步指令的实现方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：从指令计数器所指的地址处，获取向量跨步指令；根据RISC‑V指令集的编码格式，对获取的向量跨步指令进行译码后，根据译码信息确定指令操作信息；将向量跨步指令和指令操作信息发送到对应的执行部件；执行向量跨步指令，以通过TLB和缓存聚合访问从内存中获取每个元素的地址所指的数据；将访问获取的数据合并后写回到向量跨步指令的目的寄存器中。本发明实现了减少指令执行延迟，降低执行功耗，并提升处理器性能的目的，同时具有实现简单、使用灵活的优点。

技术领域

本发明涉及微处理器的数据访存技术领域，尤其涉及一种向量跨步指令的实现方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

RISC-V是第五代精简指令集的缩写，是目前使用较广泛的一种精简指令集。RISC-V指令集中提供了丰富的指令类型，提高了程序编写的灵活性。RISC-V指令集中提供了一种向量跨步指令，例如指令，向量跨步指令的操作元素为64位，获取的存储地址一般不是连续的，相邻元素之间的地址间隔为源寄存器rs2中指定的固定值。假设向量跨步指令vlse64.v的源寄存器rs1所指的基地址为a，跨步访问步长为源寄存器rs2中的值k，如图1所示，那么第一个元素的内存地址为基地址a，第二个元素的内存地址为，第n个元素的内存地址为。由于每个向量跨步指令的元素个数为64位，将从每个元素的内存地址处获取64位数据，然后将数据合并后存放到一个向量跨步指令的目的寄存器vd中。

由于向量跨步指令的每个元素所指向的数据在内存中不是连续的，可能相隔较远，因此在实现时，最直接的实现方法就是将每个元素的访问进行拆分，独立访问内存，每个元素获得数据之后再将数据进行合并，并生成最终的结果。在具有虚拟系统的微处理器上，向量跨步指令的执行过程为：第一个元素计算出访存的虚拟地址a，经过虚拟地址到物理地址的转换后得到物理地址，然后访问存储，将地址处的数据取回，并暂存在临时数据存储中；第二个元素将计算出访存的虚拟地址，经过虚拟地址到物理地址的转换后得到物理地址，然后访问存储，将地址处的数据取回，将数据和第一个元素的数据合并后暂存在临时数据存储中；以此类推，待最后一个元素将数据从存储中取回，最后合并临时数据存储中已有的数据，将结果写到结果总线上，作为向量跨步指令的最终结果并写入对应的寄存器。这样的实现方法不能挖掘该类指令的访存特征，存在访存次数过多，延迟较高，浪费功耗的问题。

发明内容

基于此，本发明提供一种向量跨步指令的实现方法、装置、设备及存储介质，以解决现有方法不能挖掘该类指令的访存特征，存在访存次数过多，延迟较高，浪费功耗的问题。

基于上述目的，本发明提供一种向量跨步指令的实现方法，包括：

从指令计数器所指的地址处，获取向量跨步指令；

根据RISC-V指令集的编码格式，对获取的所述向量跨步指令进行译码后，根据译码信息确定指令操作信息；

将所述向量跨步指令和所述指令操作信息发送到对应的执行部件；

执行所述向量跨步指令，以通过TLB和缓存聚合访问从内存中获取每个元素的地址所指的数据；

将访问获取的数据合并后写回到所述向量跨步指令的目的寄存器中。

优选地，所述指令操作信息包含指令操作码、元素个数、目的操作数寄存器号和从源操作数寄存器号获取的源操作数；所述通过TLB和缓存聚合访问从内存中获取每个元素的地址所指的数据，包括：

根据所述指令操作信息中的元素个数和源操作数，计算元素访问的虚拟页面的数量，并根据多个所述虚拟页面通过TLB聚合访问得到的物理页面地址，获取每个元素的物理地址；

计算所述元素访问的缓存行的数量，并基于每个所述元素的物理地址，访问多个所述缓存行获取每个元素的数据；

将每个所述元素访问获取的数据进行格式转换，得到标准格式的数据。