[发明专利]一种多线程处理器和处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及多线程处理器，尤其涉及一种多线程处理器和处理方法。

背景技术

处理器，特别是嵌入式处理器，越来越广泛地应用在移动通信、数字消费电子和智能控制设备等领域。在处理器架构中，处理器可以在一个时钟周期内发射并执行多条指令。

然而，在单线程处理器结构中只能发掘一个线程的指令级并行度来提高处理器的吞吐率以及计算资源利用率，在不能发掘足够的指令来填满指令发射槽时就产生处理器计算资源的浪费。同时，当由于缓存扑空或者资源冲突造成处理器在接下来的时钟周期中不能发射任何指令时，也会导致计算资源的浪费，限制了处理器处理能力的提高。多线程处理器结构则允许在一个时钟周期内发射来自多个线程的多条指令，可以有效开发利用多个线程中的并行指令。同时，当由于长延迟事件或者资源冲突导致一个线程停顿堵塞时，多线程处理器又可以发射执行另一个未阻塞线程的指令，从而有效减少计算资源的浪费。

在多线程处理器结构中，处理器的功耗一般分为两种：一种是来自器件的动态功耗，另一种是来自漏电的静态功耗。动态功耗包括电容充放电以及当P/N MOS管同时打开时形成的瞬间短路电流。每个器件的动态功耗和时钟频率有关，随着时钟翻转，导致节点电容充放电，以及产生瞬间短路电流。

虽然在多线程处理器结构中，多个线程共享计算资源，有效提高了处理器的资源利用率。同时，为了保证多个线程可以同时运行，各个线程也需要各自专用的资源。但是，多线程的共享计算资源和各个线程的专用资源的使用都将会导致处理器的功耗被提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种在线程处于空闲状态时，关闭线程资源工作时钟的方法，来解决多线程处理器资源浪费的问题，从而降低了多线程处理器的功耗。

为实现上述目的，本发明提供了一种多线程处理器，包括：用于多个线程的专用资源和共享资源；用于当执行的多个线程中任一线程的指令是空闲指令时，关闭线程专用资源的工作时钟，当多个线程的指令都是空闲指令时，关闭线程共享资源工作时钟的空闲控制模块。

本发明另一方面提供了一种降低多线程处理器功耗的方法，该方法步骤包括：当执行的多个线程中任一线程的指令是空闲指令时，则关闭线程专用资源的工作时钟；如果执行的多个线程的指令都是空闲指令时，则关闭多个线程共享资源的工作时钟。

本发明实施例的一种多线程处理器和处理方法，能够解决多线程处理器资源浪费的问题，从而大大降低了多线程处理器的功耗。

附图说明

图1为本发明实施例空闲(Idle)控制模块资源控制示意图；

图2为本发明一实施例Idle控制模块结构示意图；

图3为本发明另一实施例Idle控制模块结构示意图；

图4为本发明实施例降低多线程处理器功耗的方法流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明实施例Idle控制模块资源控制示意图。如图1所示，本发明实施例包括Idle控制模块110、线程1专用资源120、线程2专用资源121、以及线程N专用资源129和线程共享资源130。线程的专用资源包括程序计数器PC，通用寄存器堆，中断处理单元、控制逻辑和指令池的工作时钟；线程的共享资源包括加法器、乘法器、累加器、移位寄存器，取指单元和译码单元。

Idle控制模块110用于当执行的多个线程中任一线程的指令是Idle指令时，关闭该线程专用资源的工作时钟，当多个线程的指令都是Idle指令时，关闭线程共享资源的工作时钟。

例如，多线程处理器所执行的线程1的指令是Idle指令，则由Idle控制模块110关闭该线程1专用资源120的工作时钟信号，当执行的多个线程的指令都是Idle指令时，Idle控制模块110关闭多个线程的共享资源130的工作时钟信号。

图2为本发明一实施例Idle控制模块结构示意图。所图2所示，本发明实施例包括两个Idle子模块，即Idle子模块211和Idle子模块212；三个或门组成的逻辑电路，即或门221、或门222和或门223；三个内部时钟发生器(Internal Clock Generator，ICG)，即ICG231、ICG232和ICG233。Idle子模块211通过或门221连接到ICG231，Idle子模块212通过或门222连接到ICG232，或门221与或门222的输出端连接到或门223，或门223的输出端连接到ICG233。