CN107491288B - 一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置 - Google Patents

一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置。所述方法包括：接收待执行if‑else语句的多个输入数据；调用预设的数据处理表，其中，所述数据处理表用于存储所述if‑else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码；利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if‑else语句的执行结果。本发明能够提高含有if‑else语句的SIMD架构的数据并行处理能力。

Description

一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，尤其涉及一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置。
背景技术
当今的计算机应用程序大部分是多媒体应用，包括音频处理、图像处理、3D绘图、语音识别等，这就对处理器提出了更加严格的实时性要求。因此，越来越多的处理器增加SIMD(Single Instruction Multiple Data，单指令多数据流)架构及其扩展指令集，SIMD技术采用数据并行处理技术，不仅能够提供处理器的运算速度，而且能够满足数字信号处理领域应用的实时性要求。SIMD技术的关键是在于1条单独的指令中同时执行多个运算操作，即SIMD通过一个控制器来控制多个处理部件，同时对一组数据中的每个数据分别执行相同的操作。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：
在SIMD架构中，如果一个循环结构中遇到多条件分支if-else语句时，由于针对一个数据需要从if-else语句的第1个条件表达式进行判断，直至满足相应的条件表达式，并执行所述相应的条件表达式的执行语句，然后在对下一个数据执行上述同样的过程，可见，if-else语句的存在影响了SIMD架构的数据并行处理能力。
发明内容
本发明提供的基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置，其通过对预设的数据处理表进行查表操作来替代现有的if-else语句的执行过程，从而提高了含有if-else语句的SIMD架构的数据并行处理能力。
第一方面，本发明提供一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法，所述方法包括以下步骤：
接收待执行if-else语句的多个输入数据；
调用预设的数据处理表，其中，所述数据处理表用于存储所述if-else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码；
利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；
其中，所述第一编码和第二编码分别对应于条件表达式成立和不成立的情况，所述各个条件表达式不包括所述if-else语句的最后一个条件表达式。
第二方面，本发明提供一种基于单指令多数据流结构的数据处理装置，所述装置包括接收模块、调用模块和处理模块；
所述接收模块，用于接收待执行if-else语句的多个输入数据；
所述调用模块，用于调用预设的数据处理表；
其中，所述数据处理表用于存储所述if-else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码；
所述处理模块，用于利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；
其中，所述第一编码和第二编码分别对应于条件表达式成立和不成立的情况，所述各个条件表达式不包括所述if-else语句的最后一个条件表达式。
本发明实施例提供的基于单指令多数据流结构的数据处理方法及装置，接收待执行if-else语句的多个输入数据；调用预设的数据处理表；利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果。与现有技术相比，通过对预设的数据处理表进行查表操作来替代现有的if-else语句的执行过程，使得对于多个输入数据可以并行处理得到相应的多个输出数据，其中，所述多个输出数据就是对所述多个输入数据顺序执行if-else语句的执行结果，可见，本发明的技术方案能够提高含有if-else语句的SIMD架构的数据并行处理能力。
附图说明
图1为本发明一实施例基于单指令多数据流结构的数据处理方法的流程图；
图2为本发明另一实施例基于单指令多数据流结构的数据处理方法的流程图；
图3为本发明一实施例基于单指令多数据流结构的数据处理装置的结构示意图；
图4为本发明另一实施例基于单指令多数据流结构的数据处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法，如图1所示，所述方法包括：
S11、接收待执行if-else语句的多个输入数据。
S12、调用预设的数据处理表。
其中，所述数据处理表用于存储所述if-else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码。
其中，所述第一编码和第二编码分别对应于条件表达式成立和不成立的情况，所述各个条件表达式不包括所述if-else语句的最后一个条件表达式。
S13、利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果。
本发明实施例提供的基于单指令多数据流结构的数据处理方法，与现有技术相比，通过对预设的数据处理表进行查表操作来替代现有的if-else语句的执行过程，使得对于多个输入数据可以并行处理得到相应的多个输出数据，其中，所述多个输出数据就是对所述多个输入数据顺序执行if-else语句的执行结果，可见，本发明的技术方案能够提高含有if-else语句的SIMD架构的数据并行处理能力。
进一步地，如图2所示，所述步骤S13具体包括：
S131、确定输入数据能够满足的第一条件表达式
具体地，针对其中一个输入数据，按照自上而下的顺序在所述预设的数据处理表进行查找，得到所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式。
S132、计算输入数据对应的输出编码
具体地，对所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置以下的各个条件表达式的第一编码和所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置上面的各个条件表达式的第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码。
其中，通过所述预设的数据处理表没有查找到所述其中一个输入数据时，对所述预设的数据处理表中所有第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码。
S133、将所述其中一个输入数据对应的输出编码由二进制转换为十进制，得到所述其中一个输入数据执行所述if-else语句的执行结果。
具体地，第1个条件表达式的第一编码为所述if-else语句的第1个语句执行结果对应的二进制编码；除了所述第1个条件表达式以外的各个条件表达式的第一编码均为0000。
具体地，所述各个条件表达式的第二编码的计算原则为：当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码、相邻下一个条件表达式的第一编码和相邻下一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果；
其中，当所述当前条件表达式没有相邻下一个条件表达式时，所述当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码和所述if-else语句的最后一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果。
这里以一个包含7个条件分支的if-else语句为例，来说明上述实施例的具体过程：
所述包含7个条件分支ifelse语句如下：
Figure BDA0001014543180000051
其中，A在SIMD架构中为数组形式，A＝NUM中的右操作数是具体的数，X和Y均为大于等于0的自然数，针对上述具体的包含7个条件分支if else语句，本发明实施例中的预设的数据处理表如下：
表1
条件表达式 第一编码 第二编码
X＝＝0&Y＝＝0 1001 0100
X＝＝0 0000 1100
Y<X 0000 1000
Y<2X 0000 0001
Y<3X 0000 0011
Y<4X 0000 0001
具体地，所述表1的设计原理(如表2所示)：
已知第1个语句至第7个语句执行结果对应的编码依次为：1001、0100、1000、0000、0001、0100、0011。
表2
第1个条件表达式的第一编码 1001 第1个条件表达式的第二编码 0100
第1个语句执行结果对应的编码 1001 第1个语句不执行时的编码 0100
第2个条件表达式的第一编码 0000 第2个条件表达式的第二编码 1100
第2个语句执行结果对应的编码 0100 第2个语句不执行时的编码 1000
第3个条件表达式的第一编码 0000 第3个条件表达式的第二编码 1000
第2个语句执行结果对应的编码 1000 第3个语句不执行时的编码 0000
第4个条件表达式的第一编码 0000 第4个条件表达式的第二编码 0001
第2个语句执行结果对应的编码 0000 第4个语句不执行时的编码 0001
第5个条件表达式的第一编码 0000 第5个条件表达式的第二编码 0011
第2个语句执行结果对应的编码 0001 第5个语句不执行时的编码 0010
第6个条件表达式的第一编码 0000 第6个条件表达式的第二编码 0001
第2个语句执行结果对应的编码 0010 第6个语句不执行时的编码 0011
第一步、设置条件表达式的第一编码
具体地，将第1个语句执行结果对应的编码“1001”作为第1个条件表达式的第一编码；设置第2个条件表达式至第6个条件表达式的第一编码均为0000。
第二步、计算条件表达式的第二编码
1)计算语句不执行时的编码
具体地，第1个语句至第5个语句不执行时的编码计算如下：
当前语句不执行时的编码为相邻下一个条件表达式的第一编码与相邻下一个语句执行结果对应的编码进行异或运算的结果。
第1个语句至第5个语句不执行时的编码分别为：
Figure BDA0001014543180000071
Figure BDA0001014543180000072
Figure BDA0001014543180000073
Figure BDA0001014543180000074
Figure BDA0001014543180000075
由于第6个语句不执行时第7个语句肯定会执行，因此，将第7个语句执行结果对应的编码“0011”作为第6个语句不执行时的编码。
2)计算条件表达式的第二编码
具体地，直接将第1个语句不执行时的编码“0100”作为第1个条件表达式的第二编码；
针对第2个条件表达式至第6个条件表达式的第二编码计算如下：
当前条件表达式的第二编码为当前语句不执行时的编码与相邻上一个语句不执行时的编码进行异或运算得到的结果。
第2个语句至第6个语句的第二编码分别为：
Figure BDA0001014543180000076
Figure BDA0001014543180000081
Figure BDA0001014543180000082
Figure BDA0001014543180000083
Figure BDA0001014543180000084
综上所述，所述各个条件表达式的第二编码的计算原则为：当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码、相邻下一个条件表达式的第一编码和相邻下一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果；其中，当所述当前条件表达式没有相邻下一个条件表达式时，所述当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码和所述if-else语句的最后一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果。
即各个条件表达式的第二编码分别为：
Figure BDA0001014543180000085
Figure BDA0001014543180000086
Figure BDA0001014543180000087
Figure BDA0001014543180000088
Figure BDA0001014543180000089
Figure BDA00010145431800000810
例如，待执行上述if-else语句的多个输入数据(X，Y)为(0，0)、(2，5)、(3，16)，根据本发明的技术方案，所述多个输入数据(X，Y)为(0，0)、(2，5)、(3，16)执行上述具体的if-else语句的过程如下：
1)接收待执行if-else语句的多个输入数据(0，0)、(2，5)、(3，16)；
2)调用所述预设的数据处理表(即表1)；
3)自上而下地对所述表1进行查找，得到所述多个输入数据(0，0)、(2，5)、(3，16)能够满足的第一条件表达式，依次为“X＝＝0&Y＝＝0”、“Y<3X”、“其他”；
4)对于输入数据(0，0)，其对应的输出编码为1001；
对于输入数据(2，5)，其对应的输出编码为：
Figure BDA0001014543180000091
对于输入数据(3，16)，其对应的输出编码为：
Figure BDA0001014543180000092
5)所述多个输入数据(0，0)、(2，5)、(3，16)执行if-else语句的执行结果分别为9、1和3。
其中，
Figure BDA0001014543180000093
代表二进制编码进行异或运算。
本发明实施例还提供一种基于单指令多数据流结构的数据处理装置，如图2所示，所述装置包括接收模块21、调用模块22、处理模块23。
所述接收模块21，用于接收待执行if-else语句的多个输入数据；
所述调用模块22，用于调用预设的数据处理表。
其中，所述数据处理表用于存储所述if-else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码。
其中，所述第一编码和第二编码分别对应于条件表达式成立和不成立的情况，所述各个条件表达式不包括所述if-else语句的最后一个条件表达式。
所述处理模块23，用于利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；
本发明实施例提供的基于单指令多数据流结构的数据处理装置，与现有技术相比，通过对预设的数据处理表进行查表操作来替代现有的if-else语句的执行过程，使得对于多个输入数据可以并行处理得到相应的多个输出数据，其中，所述多个输出数据就是对所述多个输入数据顺序执行if-else语句的执行结果，可见，本发明的技术方案能够提高含有if-else语句的SIMD架构的数据并行处理能力。
进一步地，所述处理模块23包括第一处理单元231、第二处理单元232和第三处理单元233。
所述第一处理单元231，用于针对其中一个输入数据，按照自上而下的顺序在所述预设的数据处理表进行查找，得到所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式。
所述第二处理单元232，用于对所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置以下的各个条件表达式的第一编码和所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置上面的各个条件表达式的第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码；以及用于在通过所述预设的数据处理表没有查找到所述其中一个输入数据时，对所述预设的数据处理表中所有第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码。
所述第三处理单元233，用于对所述某一输入数据对应的输出编码进行二进制-十进制转换，得到所述某一输入数据执行所述if-else语句的执行结果。
具体地，第1个条件表达式的第一编码为所述if-else语句的第1个语句执行结果对应的二进制编码；除了所述第1个条件表达式以外的各个条件表达式的第一编码均为0000。
具体地，所述各个条件表达式的第二编码的计算原则为：当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码、相邻下一个条件表达式的第一编码和相邻下一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果；
其中，当所述当前条件表达式没有相邻下一个条件表达式时，所述当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码和所述if-else语句的最后一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于单指令多数据流结构的数据处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
接收待执行if-else语句的多个输入数据；
调用预设的数据处理表，其中，所述数据处理表用于存储所述if-else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码；
利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；
其中，所述第一编码和第二编码分别对应于条件表达式成立和不成立的情况，所述各个条件表达式不包括所述if-else语句的最后一个条件表达式；
所述利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果包括：针对其中一个输入数据，按照自上而下的顺序在所述预设的数据处理表进行查找，得到所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式；对所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置以下的各个条件表达式的第一编码和所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置上面的各个条件表达式的第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码；将所述其中一个输入数据对应的输出编码由二进制转换为十进制，得到所述其中一个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；其中，通过所述预设的数据处理表没有查找到所述其中一个输入数据时，对所述预设的数据处理表中所有第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第1个条件表达式的第一编码为所述if-else语句的第1个语句执行结果对应的二进制编码；
除了所述第1个条件表达式以外的各个条件表达式的第一编码均为0000。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述各个条件表达式的第二编码的计算原则为：
当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码、相邻下一个条件表达式的第一编码和相邻下一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果；
其中，当所述当前条件表达式没有相邻下一个条件表达式时，所述当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码和所述if-else语句的最后一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果。
4.一种基于单指令多数据流结构的数据处理装置，其特征在于，所述装置包括接收模块、调用模块、处理模块；
所述接收模块，用于接收待执行if-else语句的多个输入数据；
所述调用模块，用于调用预设的数据处理表；
其中，所述数据处理表用于存储所述if-else语句的各个条件表达式和所述各个条件表达式的第一编码和第二编码；
所述处理模块，用于利用所述预设的数据处理表，直接得到对所述多个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；
其中，所述第一编码和第二编码分别对应于条件表达式成立和不成立的情况，所述各个条件表达式不包括所述if-else语句的最后一个条件表达式；
所述处理模块包括第一处理单元、第二处理单元和第三处理单元，其中，所述第一处理单元，用于针对其中一个输入数据，按照自上而下的顺序在所述预设的数据处理表进行查找，得到所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式；所述第二处理单元，用于对所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置以下的各个条件表达式的第一编码和所述其中一个输入数据能够满足的第一个条件表达式所在位置上面的各个条件表达式的第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码；所述第三处理单元，用于将所述其中一个输入数据对应的输出编码由二进制转换为十进制，得到所述其中一个输入数据执行所述if-else语句的执行结果；其中，所述第二处理单元，还用于在通过所述预设的数据处理表没有查找到所述其中一个输入数据时，对所述预设的数据处理表中所有第二编码进行异或运算，得到所述其中一个输入数据对应的输出编码。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，第1个条件表达式的第一编码为所述if-else语句的第1个语句执行结果对应的二进制编码；
除了所述第1个条件表达式以外的各个条件表达式的第一编码均为0000。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述各个条件表达式的第二编码的计算原则为：当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码、相邻下一个条件表达式的第一编码和相邻下一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果；
其中，当所述当前条件表达式没有相邻下一个条件表达式时，所述当前条件表达式的第二编码为所述当前条件表达式的第一编码、当前语句执行结果对应的二进制编码和所述if-else语句的最后一个语句执行结果对应的二进制编码进行异或运算得到的结果。
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