发明名称 高资料密度精简指令集电脑处理器
摘要 一种RISC处理器执行一指令集,其除将为执行一程式所需之指令的数量、脉波周期及每一指令的平均脉波数目之间的一个关系最佳化外,而且被设计成把方程式S=IS* BI最佳化,其中S是程式指令以位元为单位的大小,IS是为表示该程式所需要的指令之统计数目(不是一次执行所需要的数目),而BI是每一指令的平均位元数。与传统RISC架构相比较,此一处理器将 BI及IS两者减低,而在时钟脉波周期及每一指令的平均时钟脉波数上仅有最少幅度的增加。该处理器在一固定长度高效能编码中根据包括一具有载入/储存架构的一般暂存器之RlSC原理,提供令人满意的程式码密度。而且,该处理器实现一保持高效能之简单的可变长度编码技术。
申请公布号 TW452693 申请公布日期 2001.09.01
申请号 TW088119754 申请日期 1999.12.10
申请人 登西里卡公司 发明人 爱尔A.其林;瑞加多E.刚苏洛兹;亚叙苏B.迪斯特;蒙尼卡.莱姆;瓦特D.里曲斯顿;克里斯多夫.罗汪;约翰C.鲁登柏格
分类号 G06F13/00 主分类号 G06F13/00
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种处理器,包含:至少十六个一般用途暂存器;用以存取一记忆体以与该等暂存器交换资料之装置,及一用以处理来自该记忆体之指令的运算单元,实质上所有的该等指令具有一不超过28个位元之长度;其中该等指令中之至少一个具有一运算码栏位、一对该指令指定一常数运算子之栏位、一能够指定该等一般用途暂存器中的任何一个做为一来源暂存器的来源暂存器栏位、及一能够指定该等一般用途暂存器中的任何一个做为一目的暂存器的目的暂存器栏位;该等指令中的至少一个具有一运算码栏位、多个各可指定该等一般用途暂存器中的任何一个做为来源暂存器之来源暂存器栏位、及一能够指定该等一般用途暂存器中的任何一个做为一目的暂存器的目的暂存器栏位;该等指令中的至少一个使该运算单元去执行复数个复合运算,该等运算中的第一个是一第一算术及一逻辑运算中的一个,及该等运算中的第二个是一第二算术运算及一条件式分支运算中的一个。2.如申请专利范围第1项所述之处理器,其中:该等指令包括一具有一相同的第一固定指令长度之第一群指令及一具有与该第一固定指令长度不同之一相同的第二固定指令长度之第二群指令;及在一为两群指令所共有之运算码栏位中的一给定位元栏位指定具有该位元栏位之一指令所属的一群指令。3.如申请专利范围第1项所述之处理器,其中该等运算中的第一个是比较由指令中之来源暂存器栏位指定之暂存器値,而该等运算中的第二个是一回应该比较运算之一结果的分支动作。4.如申请专利范围第1项所述之处理器,其中该等运算中的第一个是将由一来源暂存器栏位指定的一个暂存器之内容作逻辑向左移位,且该等运算中的第二个是就该被移位暂存器内容及另一来源暂存器値作算述运算。5.如申请专利范围第1项所述之处理器,其中该等运算中的第一个是将由一来源暂存器栏位指定之一暂存器的内容作逻辑向右移位,且该等运算中的第二个是就该移位的一结果与由指令的一常数栏位指定的一个値作逻辑AND运算。6.如申请专利范围第1项所述之处理器,其中:至少一指令导致该处理器去执行在一第一指令位址开始之指令直至到达一第二指令位址为止,然后继续在该第一位址再次执行,并重覆由被该指令的一来源暂存器栏位指定之一来源暂存器的内容决定之一些次数。7.如申请专利范围第1项所述之处理器,其中该处理器包括至少一具有一在一查阅表中指定一常数値的常数栏位之指令。8.如申请专利范围第1项所述之处理器,更包含:多个特殊用途暂存器;及用以存取该等特殊用途暂存器以与一协同处理器交换其中之资料的装置;其中该等指令中之至少一个是一回应在一特殊用途暂存器中为一预设値之资料的条件式分支。9.如申请专利范围第8项所述之处理器,其中:该等特殊用途暂存器是单一位元暂存器;及用以存取之该装置更用于在该等单一位元暂存器与多个协同处理器之间交换资料。10.如申请专利范围第1项所述之处理器,更包含:一特殊用途暂存器;及状态指示装置,用以选择性指出对该特殊用途暂存器之一写入动作执行尚未完成、及所有未定的特殊用途暂存器写入动作之执行已经被完成;其中该指令集包括一导致该运算单元延迟后来的指令之执行直到该状态指示装置指出所有未定的写入动作之执行已经被完成时为止的指令。11.一种处理器,包含:多个储存资料在其中之暂存器;用以存取一记忆体以在该记忆体及暂存器之间交换资料之装置;及用以执行来自该记忆体之指令以处理储存在该等暂存器中之资料的运算装置;其中复数个指令具有多个暂存器栏位,每一暂存器栏位至少四位元宽;该等指令包括以不多于二十八位元被编码之一载入、一储存、一相等状况条件式分支、一不相等状况条件式分支、及一算术运算中的至少一个;该运算装置是用以回应执行一载入指令之动作,将资料由一对应由该指令之一来源暂存器栏位指定的一个暂存器及该载入指令之一常数栏位之内容的一个总和之记忆体位置,载入由该载入指令之一目的暂存器栏位的内容所指定之一暂存器;该运算装置是用以回应执行一储存指令之动作,把来自由该储存指令的一第一来源暂存器栏位的内容所指定之一暂存器的资料,储存到对应于由该储存指令之一第二来源暂存器栏位指定之一暂存器及该储存指令之一常数栏位内容之一总和的一记忆体位置中;该运算装置是用以回应执行一相等状况条件式分支指令之动作,在由该相等状况条件式分支指令指定之二暂存器的内容相等时,依序执行来自该记忆体而由对应于由该相等状况条件式分支指令指定之一相对偏移値的一位置开始之一些指令;该运算装置是用以回应执行一不相等状况条件式分支指令之动作,在由该不相等状况条件式分支指令指定之二暂存器的内容不相等时,依序地执行来自记忆体而由对应于由该不相等状况条件式分支指令指定之一相对偏移値的一位置开始之一些指令;以及该运算装置是用以回应执行一算术指令之动作,对由该算术指令的个别来源暂存器栏位指定之多个暂存器的内容执行一算术运算,并储存其一结果在一由该术指令的一目的暂存器栏位指定之暂存器中。12.如申请专利范围第11项所述之处理器,其中:该等载入、储存、相等状况条件式分支、不相等状况条件式分支、及算术指令中的每一个之一来源暂存器栏位相对于每一指令之边界系位于相同位置;及该等储存、相等状况条件式分支、不相等状况条件式分支及算术指令之一额外的来源暂存器栏位相对于每一指令之边界系位于相同位置。13.如申请专利范围第12项所述之处理器,其中该运算装置更用以回应执行一回路指令之动作一次,执行其他指令许多次。14.如申请专利范围第13项所述之处理器,其中:该等载入、储存、相等状况条件式分支、不相等状况条件式分支及算术指令每一个都被以一相同的第一固定长度编码;及该运算装置回应各以一比该第一固定长度短之相同的第二固定长度被编码之一短的载入、一短的储存、一短的相等状况条件式分支、一短的不相等状况条件式分支及一短的算术指令中之每一个的执行动作,完成该等个别的载入、储存、相等状况条件式分支、不相等状况条件式分支及算术指令之一相对应运算。15.如申请专利范围第13项所述之处理器,其中:该运算装置包括一指出在一暂存器档案中之一群暂存器的窗口基底暂存器;及该运算装置更用以在该暂存器档案中将该群暂存器窗口化,使得该等暂存器栏位指出与在一群暂存器中之一个窗口相关的暂存器。16.如申请专利范围第15项所述之处理器,其中一窗口基底暂存器相对增量系由一副常式呼叫指令中之一常数所指定。17.一种处理器,包含:多个储存资料在其中之暂存器;用以存取一记忆体以在该记忆体与该等暂存器之间交换资料之装置;及用以执行来自该记忆体之指令以处理储存在该等暂存器中之资料的运算装置;其中该等指令的每一个皆少于三十二位元宽,且复数个该等指令具有多个来源暂存器栏位及一目的暂存器栏位,该等暂存器栏位的每一个至少是四位元宽;该运算装置是用以回应执行一载入指令之动作,将资料由对应于由该指令之一来源暂存器栏位指定之一暂存器及该指令之一常数栏位之内容之一总和的一记忆体位置,载入该载入指令的一目的暂存器栏位所指定之一暂存器;该运算装置是用以回应执行一储存指令之动作,把来自由该指令之一第一来源暂存器栏位所指定之一暂存器之资料,储存到对应于由该指令的一第二来源暂存器栏位指令的一个暂存器及该指令的一常数栏位之内容的总和之一记忆体位置中;及该运算装置是用以回应执行一条件式分支指令之动作,完成一测试及,假如该测试的一结果为真,依序地执行来自该记忆体而由对应于由该条件式分支指令指定之一相对偏移値之一位置开始之一些指令,该测试系从包含下列状况之一第一组群中选出:两个来源暂存器的内容相等,两个来源暂存器的内容不相等,两个来源暂存器之逐位元逻辑AND等于零,两个来源暂存器之逐位元逻辑AND不等于零,一由一第二来源暂存器之内容指定的第一来源暂存器之内容的一位元是零,一由一第二来源暂存器之内容指定的第一来源暂存器之内容的一位元是一,一由该指令之一栏位指定的来源暂存器之内容的一位元是零,一由该指令之一栏位指定的来源暂存器之内容的一位元是一,一由该指令之一栏位指定的第一来源暂存器之内容比一第二来源暂存器之内容小二的补数,一由该指令之一栏位指定的第一来源暂存器之内容比一第二来源暂存器之内容大二的补数或与之相等,一由该指令之一栏位指定的第一来源暂存器之内容无符号地小于一第二来源暂存器之内容,一由该指令之一栏位指定的第一来源暂存器之内容无符号地大于或等于一第二来源暂存器之内容,该指令的一来源暂存器及一常数栏位之内容相等,该指令的一来源暂存器及一常数栏位之内容不相等,一来源暂存器的内容比该指令之一常数栏位小二的补数,一来源暂存器的内容比该指令之一常数栏位大二的补数或与之相等,一来源暂存器的内容无符号地小于该指令之一常数栏位,及一来源暂存器的内容无符号地大于该指令之一常数栏位18.如申请专利范围第17项所述之处理器,其中该测试是从该第一组群及包含下列状况之一第二组群中之一组群中选出:一来源暂存器的内容是零;一来源暂存器的内容是非零;一来源暂存器的内容比零小二的补数;及一来源暂存器的内容比零大二的补数;其中每一个针对零所作之比较动作指定一用以指定一分支目标之偏移量,该偏移量大于一将一来源暂存器与一非零参数比较之相对应指令的偏移量。19.如申请专利范围第18项所述之处理器,其中包含一来源暂存器与该指令之一常数栏位的一个比较动作之测试,参照由该栏位値在一查阅表中指定的一位置形成该常数。20.如申请专利范围第19项所述之处理器,其中所有指令都小于三十二位元长。21.如申请专利范围20项所述之处理器,该等指令包括以较少位元偏码并使用一比相对应之条件式分支指令短的相对偏移量栏位之条件式分支指令,及包括一种为一来源暂存器的内容是零及一来源暂存器的内容是非零二种状况之其中一个的测试。图式简单说明:第一图A-第一图D系一处理器根据本发明之一较佳实施例执行一指令集之方块图。
地址 美国
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