CN115098167A - 指令执行方法及装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种指令执行方法及装置，所述方法包括：获取指令的状态信息；基于所述状态信息确定所述指令被取消时，将读取的所述指令的操作数存储至数据缓存装置。本公开的指令执行方法提高了指令执行速度。

Description

指令执行方法及装置

技术领域

本公开涉及计算机领域，尤其涉及一种指令执行方法及装置。

背景技术

在指令执行时，根据对指令进行分析，从寄存器中读取相应的操作数，然后由数据处理单元进行相关操作。由于资源冲突或者数据依赖等因素导致数据处理单元不能完成相应操作，此时需要把已发射的指令取消，待阻碍指令执行的因素消除后，被取消的指令会重新激活，重新激活的指令会按一条新的指令执行，加上该指令上次取消时的操作，影响了指令执行速度。

发明内容

本公开提供了一种指令执行方法及装置，以至少解决现有技术中存在的以上技术问题。

根据本公开的第一方面，提供了一种指令执行方法，所述方法包括：

获取指令的状态信息；

基于所述状态信息确定所述指令被取消时，将读取的所述指令的操作数存储至数据缓存装置。

在一可实施方式中，所述方法还包括：

基于所述操作数存入数据缓存装置，更新所述指令中的操作数地址，更新后的操作数地址为所述操作数在所述数据缓存装置中的位置。

在一可实施方式中，所述方法还包括：

将更新了操作数地址的所述指令存储至指令缓存装置或返回指令队列。

在一可实施方式中，所述方法还包括：

基于所述指令再次激活，获取所述指令的操作数地址；

根据所述操作数地址，从所述数据缓存装置读取对应的所述操作数。

在一可实施方式中，所述方法还包括：

基于所述指令再次激活，获取所述指令的地址，基于所述指令的地址为所述指令缓存装置，从所述指令缓存装置获取所述指令。

根据本公开的第二方面，提供了一种指令执行装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取指令的状态信息；

缓存模块，用于基于所述状态信息确定所述指令被取消时，将读取的所述指令的操作数存储至数据缓存装置。

根据本公开的第三方面，提供了一种芯片，所述芯片包括：

指令队列单元，用于发射指令队列中的指令；

数据缓存装置，用于存储被取消的所述指令已读取的操作数；

其中，被取消的指令再次激活时，从所述数据缓存装置读取对应的操作数。

在一可实施方式中，所述芯片还包括：

指令缓存装置，用于存储被取消的所述指令，存入所述指令缓存装置的所述指令更新了操作数地址，更新后的操作数地址为所述操作数在所述数据缓存装置中的位置；

其中，被取消的指令再次激活时，从所述指令缓存装置读取所述指令。

根据本公开的第四方面，提供了一种处理器，所述处理器执行指令时，能够实现本公开所述的方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本公开所述的方法。

根据本公开的第五方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，所述计算机指令用于使所述计算机执行本公开所述的方法。

本公开的指令执行方法中，获取指令的状态信息，并基于所述状态信息确定所述指令被取消时，将读取的所述指令的操作数存储至数据缓存装置。当指令再次激活时，从数据缓存装置读取对应的操作数，可以提高指令执行速度，减少了对寄存器的读取，降低了功耗。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，其中：

在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。

图1示出了本公开实施例一种指令执行方法的实现流程示意图；

图2示出了本公开实施例一种指令执行装置的组成结构示意图；

图3示出了本公开实施例一种芯片的组成结构示意图；

图4示出了本公开实施例一种电子设备的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，而非全部实施例。基于本公开中的实施例，本领域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，都属于本公开保护的范围。

参见图1，本公开实施例提供了一种指令执行方法，该方法包括：

获取指令的状态信息；

基于状态信息确定指令被取消时，将读取的指令的操作数存储至数据缓存装置。

本公开的指令执行方法中，获取指令的状态信息，并基于状态信息确定指令被取消时，将读取的指令的操作数存储至数据缓存装置。存储至数据缓存装置的操作数用于指令再次激活时读取，无需再次从寄存器读取操作数，从数据缓存装置读取对应的操作数，可以提高指令执行速度，减少了对寄存器的读取，降低了功耗。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行方法还包括：基于操作数存入数据缓存装置，更新指令中的操作数地址，更新后的操作数地址为操作数在数据缓存装置中的位置。本公开实施例中，在操作数存入数据缓存装置后，用操作数在数据缓存装置中的地址更新对应的指令的操作数地址，使该指令再次激活时，根据更新后的操作数地址能够从数据缓存装置快速读取相应的操作数，提高指令执行速度。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行方法还包括：将更新了操作数地址的指令存储至指令缓存装置或返回指令队列。在将被取消的指令的操作数地址更新后，重新返回指令队列，或存储至指令缓存装置，以便再次激活该指令。当被取消的指令存储至指令缓存装置时，再次激活时，从指令缓存装置读取该指令，可以提高指令执行速度。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行方法还包括：在将被取消的指令存储至指令缓存装置之后，更新指令的地址。该指令再次激活时，根据指令的地址可以从指令缓存装置读取该指令，提高指令执行速度。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行方法还包括：监测被取消指令的执行条件，当阻碍指令执行的因素消除后，激活被取消的指令。本公开实施例中，由于资源冲突或数据依赖等因素，导致指令取消，当阻碍指令执行的因素消除后，例如指令执行依赖的数据已经计算完成，或者导致资源冲突的其他指令执行完成等，激活被取消的指令，使该指令得以继续执行。对于由于资源冲突取消指令时，可以将被取消的指令延后一拍，从而避开冲突，将指令再次发射。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行方法还包括：基于指令再次激活，获取指令的操作数地址；根据操作数地址，从数据缓存装置读取对应的操作数。当指令再次激活时，通过对指令进行分析可以根据操作数地址读取相应的操作数，由于操作数地址更新为数据缓存装置中的地址，因此，直接从数据缓存装置中读取对应的操作数，可以提高指令执行速度，并且减少寄存器读取，降低了功耗。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行方法还包括：基于指令再次激活，获取指令的地址，基于指令的地址为指令缓存装置，从指令缓存装置获取指令。本公开实施例中，在被取消的指令存储至指令缓存装置之后，再次激活时，根据指令的地址可以从指令缓存装置获取该指令，从指令缓存装置进入数据处理单元，提高了指令执行速度。

参见图2，本公开实施例提供了一种指令执行装置，该装置包括获取模块和缓存模块，获取模块用于获取指令的状态信息；缓存模块用于基于状态信息确定指令被取消时，将读取的指令的操作数存储至数据缓存装置。

本公开的指令执行装置中，获取模块获取指令的状态信息，并且缓存模块基于状态信息确定指令被取消时，将读取的指令的操作数存储至数据缓存装置。存储至数据缓存装置的操作数用于指令再次激活时读取，无需再次从寄存器读取操作数，从数据缓存装置读取对应的操作数，可以提高指令执行速度，减少了对寄存器的读取，降低了功耗。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行装置还包括更新模块，更新模块用于基于操作数存入数据缓存装置，更新指令中的操作数地址，更新后的操作数地址为操作数在数据缓存装置中的位置。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行装置中，缓存模块还用于将更新了操作数地址的指令存储至指令缓存装置或返回指令队列。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行装置中，更新模块还用于在将被取消的指令存储至指令缓存装置之后，更新指令的地址。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行装置还包括激活模块，激活模块用于监测被取消指令的执行条件，当阻碍指令执行的因素消除后，激活被取消的指令。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行装置还包括读取模块，读取模块用于基于指令再次激活，获取指令的操作数地址；根据操作数地址，从数据缓存装置读取对应的操作数。

在一可实施方式中，本公开实施例的指令执行装置中，读取模块还用于基于指令再次激活，获取指令的地址，基于指令的地址为指令缓存装置，从指令缓存装置获取指令。本公开实施例中，在被取消的指令存储至指令缓存装置之后，再次激活时，根据指令的地址可以从指令缓存装置获取该指令，从指令缓存装置进入数据处理单元，提高了指令执行速度。

本公开实施例的指令执行装置能够实现上述各实施例的方法，上述各方法实施例的描述均可用于理解和解释本公开实施例的装置。出于简洁和节省篇幅的目的，在此不再赘述。

参见图3，本公开实施例提供了一种芯片，该芯片包括指令队列单元和数据缓存装置，指令队列单元用于发射指令队列中的指令；数据缓存装置用于存储被取消的指令已读取的操作数；其中，被取消的指令再次激活时，从数据缓存装置读取对应的操作数。

本公开实施例的芯片的指令队列单元发射指令后，根据该指令可从寄存器中读取对应的操作数，在由于资源冲突或数据依赖等原因该指令被取消后，对应的操作数存储至数据缓存装置中，再次激活该指令时，从数据缓存装置读取该对应的操作数，可以提高指令执行速度，同时，减少了对寄存器的读取，降低了功耗。

在一可实施方式中，本公开实施例的芯片还包括：指令缓存装置，用于存储被取消的指令，存入指令缓存装置的指令更新了操作数地址，更新后的操作数地址为操作数在数据缓存装置中的位置；其中，被取消的指令再次激活时，从指令缓存装置读取指令。本公开实施例的芯片中，操作数存入数据缓存装置后，用操作数在数据缓存装置中的地址更新指令的操作数地址，从而使该指令再次激活时，能够根据更新后的操作数地址从数据缓存装置中读取对应的操作数，提高指令执行速度。将被取消的指令存入指令缓存单元，在指令再次激活时，可以直接从指令缓存装置中读取该指令，缩短了指令读取时间，提高了指令执行速度。

本公开实施例的芯片例如可以是矩阵运算芯片，下面结合附图以矩阵运算为例对本公开实施例的芯片执行指令的过程进行说明。

参见3，本公开一实施例的芯片包括指令队列单元、寄存器、数据缓存装置、指令缓存装置，数据处理单元和寄存器总线，指令队列单元发射指令，通过对指令进行分析，根据操作数地址从寄存器中读取对应的操作数，数据处理单元根据指令的操作码对操作数进行相应的运算操作，如进行矩阵运算。当由于资源冲突或数据依赖等原因，该操作不能执行时，取消该指令。将该指令的操作数存储至数据缓存装置，用操作数在数据缓存装置中的地址更新指令的操作数地址，将更新了操作数地址的指令存储至指令缓存装置。当该指令再次激活时，根据该指令更新后的操作数地址，从数据缓存装置中读取对应的操作数，从指令缓存装置中读取对应的指令，数据处理单元根据指令的操作码对操作数进行相应的运算操作。

本公开实施例的芯片能够实现上述各实施例的方法，上述各方法实施例的描述均可用于理解和解释本公开实施例的芯片。出于简洁和节省篇幅的目的，在此不再赘述。

根据本公开的实施例，本公开还提供了一种电子设备和一种可读存储介质。

图4示出了可以用来实施本公开的实施例的示例电子设备400的示意性框图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本公开的实现。

如图4所示，设备400包括计算单元401，其可以根据存储在只读存储器(ROM)402中的计算机程序或者从存储单元408加载到随机访问存储器(RAM)403中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 403中，还可存储设备400操作所需的各种程序和数据。计算单元401、ROM 402以及RAM 403通过总线404彼此相连。输入/输出(I/O)接口405也连接至总线404。

设备400中的多个部件连接至I/O接口405，包括：输入单元406，例如键盘、鼠标等；输出单元407，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元408，例如磁盘、光盘等；以及通信单元409，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元409允许设备400通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。

计算单元401可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。计算单元401的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的计算单元、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。计算单元401执行上文所描述的各个方法和处理，例如指令执行方法。例如，在一些实施例中，指令执行方法可被实现为计算机软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储单元408。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 402和/或通信单元409而被载入和/或安装到设备400上。当计算机程序加载到RAM 403并由计算单元401执行时，可以执行上文描述的指令执行方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，计算单元401可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行指令执行方法。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种指令执行方法，其特征在于，所述方法包括：

获取指令的状态信息；

基于所述状态信息确定所述指令被取消时，将读取的所述指令的操作数存储至数据缓存装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述操作数存入数据缓存装置，更新所述指令中的操作数地址，更新后的操作数地址为所述操作数在所述数据缓存装置中的位置。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将更新了操作数地址的所述指令存储至指令缓存装置或返回指令队列。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述指令再次激活，获取所述指令的操作数地址；

根据所述操作数地址，从所述数据缓存装置读取对应的所述操作数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

基于所述指令再次激活，获取所述指令的地址，基于所述指令的地址为所述指令缓存装置，从所述指令缓存装置获取所述指令。

6.一种指令执行装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取指令的状态信息；

缓存模块，用于基于所述状态信息确定所述指令被取消时，将读取的所述指令的操作数存储至数据缓存装置。

7.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括：

指令队列单元，用于发射指令队列中的指令；

数据缓存装置，用于存储被取消的所述指令已读取的操作数；

其中，被取消的指令再次激活时，从所述数据缓存装置读取对应的操作数。

8.根据权利要求7所述的芯片，其特征在于，所述芯片还包括：

指令缓存装置，用于存储被取消的所述指令，存入所述指令缓存装置的所述指令更新了操作数地址，更新后的操作数地址为所述操作数在所述数据缓存装置中的位置；

其中，被取消的指令再次激活时，从所述指令缓存装置读取所述指令。

9.一种处理器，其特征在于，所述处理器执行指令时，能够实现权利要求1-5中任一项所述的方法。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-5中任一项所述的方法。

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