发明名称 可重新组配的操作装置及可重新组配的管线处理器
摘要 一种可重新组配之操作装置由多数个能够藉由利用一件给予的第一组配资料来组配其本身且彼此同时操作的操作单元;RAM;构成一操作装置所需之不同的处理器元件;一互相连接该等操作单元、该等RAM与该等不同处理器元件、在一相同的转移时间执行所连接的资源间之资料转移,不受该等资源之位置与种类的支配、并系藉由利用一给予的第二组配资料可重新组配的资源间网路;及一储存该第一与该第二组配资料的组配记忆体组成。组配资料系自一外部储存装置载入到该组配记忆体,并且该第一与该第二组配资料系以适当顺序以及根据从多数个操作单元可利用的资料之时序来供应至该等可重新组配的处理器资源。
申请公布号 TWI282924 申请公布日期 2007.06.21
申请号 TW094106443 申请日期 2005.03.03
申请人 富士通股份有限公司 发明人 斋藤美寿;藤泽久典;吉泽英树;谷泽哲;笠间一郎;河野哲雄;今福和章;古川浩;瓜生士郎;若吉光春
分类号 G06F15/16(2006.01) 主分类号 G06F15/16(2006.01)
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种可重新组配的操作装置,包含有: 多数个能够藉由利用一给予的第一组配资料来组 配其本身、并且彼此同时操作的操作单元; 至少一个自由设置用以自其读出并写入的记忆体 单元; 构成一操作装置所需要之不同的处理器元件; 一资源间网路连接单元,其使来自该等多数个操作 单元与该记忆体单元的任意输出资料能够成为该 等多数个操作单元的任意输入资料、在一相同的 转移时间执行构成该等多数个操作单元、该记忆 体单元与该等不同处理器元件的资源间之资料转 移,不受该等资源之位置与种类的支配、并藉由利 用一给予的第二组配资料是可重新组配的; 一储存该第一与第二组配资料的储存单元; 一自一外部储存装置将该组配资料载入到该储存 单元的载入单元; 一供应单元,其以一合适的顺序以及根据自该等多 数个操作单元所得到之资料的时序,将该第一与第 二组配资料供应至该等可重新组配单元。 2.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中该资源间网路连接单元包含选择器单元 ,其使来自该等多数个任意操作单元之输出资料能 够成为至该等多数的任意操作单元的输入。 3.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中该资源间网路连接单元包含选择器电路 ,其输出端系与连接有该等资源的输入端连接; 其输出系与每一操作单元的一输入连接之选择器 电路的输出系与该等多数个操作单元的所有输出 连接;及 每一选择器电路系配备有一正反器在它的输出级 。 4.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中该供应单元包含: 一时序单元,其根据自该等多数个操作单元所得到 之资料来产生一指示一重新组配的时序之时序信 号; 一储存对应一预定状态数的状态数的表单元; 一保留一目前状态数的保留单元; 一使该目前状态数与储存于该表单元中之状态数 之一有关系的关系单元;及 一因应该时序信号输出该相关状态数的输出单元, 其中该状态数是该储存单元中的一位址。 5.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中该供应单元包含: 一码产生单元,产生一预定码其有关一指示输出自 包含于该等多数个彼此完全相同的操作单元中每 一个的每一比较单元的一比较结果之识别信号; 一选择单元,若多数个预定码被产生,其选择一个 码; 一时序单元,其产生一时序信号指示重新组配的一 时序; 一表单元,储存一状态数表以至于对应一特定状态 数的该状态数表中的每一个包含多数个对应该预 定码的状态数; 一保留一目前状态数的保留单元; 一使该目前状态数与储存于该表单元中之状态数 之一有关系的关系单元;及 一输出单元,其因应该时序输出一对应自该有关状 态数表中之该选择码的状态数,其中该状态数是该 储存单元中的一位址。 6.如申请专利范围第5项所述之可重新组配的操作 装置,其中该时序单元包含一时序信号产生单元, 其与由该等多数个任意操作单元中的一任意比较 器单元所输出之识别信号的时序同步来产生该时 序信号。 7.如申请专利范围第5项所述之可重新组配的操作 装置,其中该时序单元包含: 一侦测单元,其侦测要被该上述可重新组配的操作 装置处理之回路的一末端;及 一时序信号输出单元,当该侦测单元输出一指示回 路之末端的信号时,其输出与一件从一用于该目前 组配的资源被清除的处理资料同步地输出该时序 信号。 8.如申请专利范围第7项所述之可重新组配的操作 装置,其中该侦测单元包含: 一条件形成信号单元,其输出一指示藉由监视一资 料滙流排与一位址滙流排形成的一条件之条件形 成信号; 一回路周期保留单元,其保留一回路之一期望的周 期数;及 一判断单元,其判断是否该条件形成信号的一出现 周期等于一回路之该期望的周期数。 9.如申请专利范围第6项所述之可重新组配的操作 装置,其中该时序单元包含: 一侦测单元,其侦测要被该上述可重新组配的操作 装置处理之回路的一末端; 一时序信号输出单元,当该侦测单元输出一指示回 路之末端的信号时,其输出与一件从一用于该目前 组配的资源被清除的处理资料同步地输出该时序 信号;及 一选择单元,其根据一给予的组配资料来选择来自 该时序产生单元的输出之一或是该时序信号输出 单元。 10.如申请专利范围第4项所述之可重新组配的操作 装置,其中该供应单元包含一读出单元,其预先准 备该相关的状态数、并藉由利用该相关状态数因 应该时序信号来读取得自该储存单元中的一件组 配资料。 11.如申请专利范围第4项所述之可重新组配的操作 装置,更包含有: 一保留单元,其保留一藉由利用该相关状态数预先 读取自该储存单元的组配资料;及 一分配单元,其因应该时序信号将一被该保留单元 所保留之组配资料分配到该等可重新组配单元。 12.如申请专利范围第4项所述之可重新组配的操作 装置,更包含有: 一保留单元,其被配置于该等可重新组配单元中的 每一个、并保留一被分配至每一可重新组配单元 的组配资料;及 一设定单元,其因应该时序信号设定一被对应该等 保留单元之该等可重新组配单元中的保留单元所 保留的组配资料。 13.如申请专利范围第4项所述之可重新组配的操作 装置,更包含有: 一保留单元,其被配置于每群之该等可重新组配单 元、并保留一被分配至每群可重新组配单元的组 配资料;及 一设定单元,其因应该时序信号设定一被对应该等 保留单元之该群可重新组配单元中的保留单元所 保留的组配资料。 14.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中: 该储存单元系配备于该等可重新组配单元中的每 一个、及 该载入单元将分配至每一可重新组配单元之组配 资料载入到配备于每一可重新组配单元的储存单 元。 15.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中 该储存单元系配备于每群可重新组配单元、及 该载入单元将一分配至每群可重新组配单元的组 配资料载入到配备于每群可重新组配单元的储存 单元。 16.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中该等可重新组配单元使用一接收的组配 资料藉由解码至少它的一部分。 17.一种可重新组配的管线处理器,该处理器具有一 操作资源网路,且包含有: 多数个能够藉由利用一给予的第一组配资料来组 配其本身、并且彼此同时操作的操作单元; 一自由设置用以自其读出并写入的记忆体单元; 构成一操作装置所需要之不同的处理器元件; 一资源间网路连接单元,其互相连接该等操作单元 、该记忆体单元与该等不同处理器元件、在一相 同的转移时间执行所连接的资源间之资料转移,不 受该等资源之位置与种类的支配、并藉由利用一 给予的第二组配资料而可重新组配。 18.如申请专利范围第1项所述之可重新组配的操作 装置,其中该操作装置是一种积体电路。 19.如申请专利范围第17项所述之可重新组配的管 线处理器,其中该管线处理器是一种积体电路。 图式简单说明: 第1图说明一根据日本专利早期公开申请案第2001- 312481号的一阵列处理器之一处理器元件(PE)阵列的 范例; 第2A图说明一于第1图所示的一传统PE阵列之资料 转移延迟的问题、并显示第1图所示之PE阵列的操 作; 第2B图说明一于第1图所示的一传统PE阵列之资料 转移延迟的问题、并显示每一周期的操作; 第3A图显示取决于一由对于构成该PE阵列之处理器 元件的一功能分配所导致之处理内容的问题发生 的可能性,指示PE阵列之操作以及每一周期其间没 有问题发生的操作; 第3B图显示取决于一由对于构成该PE阵列之处理器 元件的一功能分配所导致之处理内容的问题发生 的可能性,指示第1图所示之PE阵列的操作以及每一 周期其间没有问题发生的操作; 第3C图显示取决于一由对于构成该PE阵列之处理器 元件的一功能分配所导致之处理内容的问题发生 的可能性,指示第1图所示之PE阵列之操作以及发生 有一问题之每一周期的操作; 第3D图显示取决于一由对于构成该PE阵列之处理器 元件的一功能分配所导致之处理内容的问题发生 的可能性,指示第1图所示之PE阵列之操作以及发生 有一问题之每一周期的操作; 第4A图说明一问题发生于包含按照第1图所示之PE 阵列的一反馈回路之处理、并显示该PE阵列之操 作; 第4B图说明一问题发生于包含按照第1图所示之PE 阵列的一反馈回路之处理、并显示该PE阵列之操 作; 第5图说明一传统可重新组配的阵列处理器; 第6图显示一在第5图所示之可重新组配阵列处理 器的一状态转变之操作时序; 第7图是一根据本发明一可重新组配的操作装置之 简要概念上的方块图; 第8图显示第7图所示之处理器元件网路10之结构, 其中该子集第8A图是该处理器元件网路10整个结构 的一方块图、且该子集第8B图是一构成该处理器 元件网路10的选择器41之概念上的基本结构; 第9图是第7图所示之处理器元件网路10a的一实施 例的一方块图; 第10A图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该ALU模组PE 0 (20)中输入a0之该等选择器的一安排; 第10B图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该ALU模组PE 0 (20)中输入a1之该等选择器的一安排; 第10C图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该ALU模组PE 0 (20)中输入b0之该等选择器的一安排; 第10D图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该ALU模组PE 0 (20)中输入b1之该等选择器的一安排; 第10E图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于一RAM 0(242)之 外部资料输入部分D 0与外部位址输入部分A 0之该 等选择器的一安排; 第10F图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于一RAM 0(242)之 外部资料输入部分D 0与外部位址输入部分A 0之该 等选择器的一安排; 第10G图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于资料输入部 分OD 0到OD 3之该等选择器的一安排; 第10H图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该延迟FF群 集256中该等外部资料输入部分的FF 0与FF 1之该等 选择器的一安排; 第10I图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该延迟FF群 集256中该等外部资料输入部分的FF 0与FF 1之该等 选择器的一安排; 第10J图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该计数器0( 254)的输入部分之该等选择器的一安排; 第10K图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该桶形移位 器252的输入部分之该等选择器的一安排; 第10L图显示一连串构成第9图所示之处理器间元件 网路40a的选择器的一实施例、及对于该位址输出 部分OA 0之该等选择器的一安排; 第11A图是第7图所示之定序器的第一实施例之一简 要概念上的方块图; 第11B图是第7图所示之定序器的第二实施例之一简 要概念上的方块图; 第12图显示一分别对于第11A图与第11B图所示之该 等定序器70与70a之状态表的实施例; 第13图显示一在利用该可重新组配的操作装置1中 的定序器70或70a的情况下一可重新组配与执行之 间的操作时序; 第14A图显示一传统问题“与资料转移相关联之处 理周期延迟"根据本发明被克服之方法、及一范例 组配; 第14B图显示一传统问题“与资料转移相关联之处 理周期延迟"根据本发明被克服之方法、及一显示 该上述组配中一处理周期之表; 第15A图显示一说明一种根据本发明包含不同的处 理器元件于该可重新组配的操作装置1之组配的等 效电路; 第15B图显示第15A图所示之组配的处理周期之表; 第16A图显示一说明一种根据本发明包含一反馈于 该可重新组配的操作装置1之组配的等效电路; 第16B图显示第16A图所示之组配的处理周期之表; 第17A图说明一种典型的RISC(精简指令集)处理器之 概念方块图; 第17B图是一状态流程图,显示按照一流行的RISC处 理器的一平行处理操作; 第17C图是一状态流程图,显示一包含按照一流行的 RISC处理器发送之处理流程; 第17D图是一状态流程图,显示一包含无任何按照一 流行的RISC处理器发送之处理流程; 第18A图是一说明一种根据本发明执行一平行操作 于该可重新组配的操作装置1之组配的等效电路; 第18B图显示第18A图所示之组配的处理周期之表; 第18C图是一说明一种根据本发明执行一管线处理 于该可重新组配的操作装置1之组配的等效电路; 第18D图显示第18C图所示之组配的处理周期之表; 第19图显示该操作装置1中组配的一范例; 第20A图说明在一传统RISC处理器(第20A图所示)与根 据本发明之操作装置1(第20B图所示)之间可调性的 比较; 第20B图说明在一传统RISC处理器(第20A图所示)与根 据本发明之操作装置1(第20B图所示)之间可调性的 比较; 第21图是一根据本发明一较佳实施例之处理器元 件网路10b的简要概念方块图; 第22图显示第21图所示之切换条件信号产生器60的 一实施例之方块图; 第23图是一简要方块图,显示根据利用第21图所示 之该处理器元件网路10b与第22图所示之该切换条 件信号产生器60的一较佳实施例的操作装置之整 个包括、及定序器的实际范例; 第24图显示第23图所示之定序器70b之状态表78的一 实施例; 第25图是一概要方块图,显示一执行该状态表78的 一先行之定序器的一实施例; 第26图是一处理状态图,显示第25图所示之定序器70 c的一操作时序; 第27图是一概要方块图,显示一配备有一组配暂存 器的操作装置之实施例; 第28图是一处理状态图,显示第27图所示之操作装 置1b的一操作时序; 第29A图是一概要方块图,显示一配备有一组配暂存 器之操作装置的变化实施例、并说明设定每一群 集之处理器元件的组配暂存器之范例; 第29B图是一概要方块图,显示一配备有一组配暂存 器之操作装置的变化实施例、并说明设定每一处 理器元件的组配暂存器之范例; 第30A图是一概要方块图,显示一包括有一为每一处 理器元件所设置之组配记忆体的范例; 第30B图是一概要方块图,显示一包括有一为每一被 分成群集的处理器元件所设置之组配记忆体的范 例; 第31图说明该ALU模组或该处理器元件解码一部分 或全部的接收组配资料之方式的一实施例如第7,8, 9,21,22,29A与29B、及30A与30B图所示;及 第32图是一概要方块图,显示包括一根据另一实施 例之处理器元件网路的一范例。
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