JP2003241961A - マルチスレッドプロセッサにおける共有レジスタファイル制御方式 - Google Patents
マルチスレッドプロセッサにおける共有レジスタファイル制御方式Info
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- JP2003241961A JP2003241961A JP2002040899A JP2002040899A JP2003241961A JP 2003241961 A JP2003241961 A JP 2003241961A JP 2002040899 A JP2002040899 A JP 2002040899A JP 2002040899 A JP2002040899 A JP 2002040899A JP 2003241961 A JP2003241961 A JP 2003241961A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マルチスレッドプロセッサにおいて、複数スレ
ッドでレジスタファイルを共有して有効利用をはかるこ
とにより、レジスタファイルの容量を抑えつつ高性能動
作を行うこと。 【解決手段】このため本発明では、複数のスレッドを同
時に実行するとともに、論理レジスタより多数の物理レ
ジスタ４０２からなるレジスタウィンド構成のレジスタ
ファイルを備えるマルチスレッドプロセッサにおいて、
レジスタファイル４０１を複数のスレッドで共有し、各
スレッド毎に割り当てられるレジスタファイル４０１
の、ウィンドスタート位置とウィンドエンド位置を記入
する特殊レジスタ４０４、４０５を設け、各スレッドに
連続した物理レジスタ４０２を割り当てることを特徴と
する。
ッドでレジスタファイルを共有して有効利用をはかるこ
とにより、レジスタファイルの容量を抑えつつ高性能動
作を行うこと。 【解決手段】このため本発明では、複数のスレッドを同
時に実行するとともに、論理レジスタより多数の物理レ
ジスタ４０２からなるレジスタウィンド構成のレジスタ
ファイルを備えるマルチスレッドプロセッサにおいて、
レジスタファイル４０１を複数のスレッドで共有し、各
スレッド毎に割り当てられるレジスタファイル４０１
の、ウィンドスタート位置とウィンドエンド位置を記入
する特殊レジスタ４０４、４０５を設け、各スレッドに
連続した物理レジスタ４０２を割り当てることを特徴と
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、論理レジスタセッ
トより多くの物理レジスタからなるレジスタウィンド構
成を備えるプロセッサで、複数のスレッドが同時に実行
されるマルチスレッドプロセッサにおいて、複数スレッ
ドでレジスタファイルを共有してその有効利用をはかる
ことにより、レジスタファイルの容量を抑えつつ高処理
性能を実現するようにした、共有レジスタファイル制御
方式に関する。
トより多くの物理レジスタからなるレジスタウィンド構
成を備えるプロセッサで、複数のスレッドが同時に実行
されるマルチスレッドプロセッサにおいて、複数スレッ
ドでレジスタファイルを共有してその有効利用をはかる
ことにより、レジスタファイルの容量を抑えつつ高処理
性能を実現するようにした、共有レジスタファイル制御
方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、複数の命令流（スレッド）が同時
に実行されるマルチスレッドプロセッサが注目されてお
り、ＭＴ（Ｍｕｌｔｉ Ｔｈｒｅａｄｉｎｇ）、ＳＭＴ
（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｍｕｌｔｉ Ｔｈｒｅａ
ｄｉｎｇ）と呼ばれるアーキテクチャの研究が行われて
いる。
に実行されるマルチスレッドプロセッサが注目されてお
り、ＭＴ（Ｍｕｌｔｉ Ｔｈｒｅａｄｉｎｇ）、ＳＭＴ
（Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ Ｍｕｌｔｉ Ｔｈｒｅａ
ｄｉｎｇ）と呼ばれるアーキテクチャの研究が行われて
いる。
【０００３】この様なマルチスレッドプロセッサでは、
命令キャッシュミス時などの命令フェッチができない場
合に、フェッチするスレッドを積極的に切り替えること
で、複数スレッドで共有する機能ユニットやキャッシュ
などのハードウェア資源を有効利用し、少ないハードウ
ェアコストで高性能を実現することを狙ったものであ
る。
命令キャッシュミス時などの命令フェッチができない場
合に、フェッチするスレッドを積極的に切り替えること
で、複数スレッドで共有する機能ユニットやキャッシュ
などのハードウェア資源を有効利用し、少ないハードウ
ェアコストで高性能を実現することを狙ったものであ
る。
【０００４】但し、従来のマルチスレッドプロセッサに
おいては、複数のスレッドを同時実行するのに必要なプ
ログラム・カウンタやレジスタセットなどのコンテクス
トについては、同時実行可能なスレッド数分がハードウ
ェア実装される。
おいては、複数のスレッドを同時実行するのに必要なプ
ログラム・カウンタやレジスタセットなどのコンテクス
トについては、同時実行可能なスレッド数分がハードウ
ェア実装される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来のプロセッサで
は、アプリケーションから明示的にアクセスされる論理
レジスタの数は限られているが、多くの実効レジスタを
実現するためにレジスタウィンドと呼ばれる構成をとる
ことが多い。図１１はレジスタウィンドの概念図を示
す。
は、アプリケーションから明示的にアクセスされる論理
レジスタの数は限られているが、多くの実効レジスタを
実現するためにレジスタウィンドと呼ばれる構成をとる
ことが多い。図１１はレジスタウィンドの概念図を示
す。
【０００６】レジスタウィンド構成のレジスタファイル
１０２では、アプリケーションから明示的にアクセスさ
れる論理レジスタセット１０１よりも多くの物理レジス
タをハードウェア実装する。レジスタファイル１０２
は、論理レジスタセット１０１に相当する複数のレジス
タウィンド１０３に分けることができる。図１１の例で
は、レジスタウィンド１０３−０、１０３−１・・・１
０３−７に分けることができる。そして参照するレジス
タウィンド１０３について、これを１０３−０→１０３
−１・・・と右にずらしていく（ＳＡＶＥ）ことで、新
しく異なる論理レジスタセット１０１と対応させて利用
する。論理レジスタセット１０１は例えば３２個の論理
レジスタで構成され、レジスタウィンド１０３−０〜１
０３−７は例えば３２個の物理レジスタで構成されてい
る。
１０２では、アプリケーションから明示的にアクセスさ
れる論理レジスタセット１０１よりも多くの物理レジス
タをハードウェア実装する。レジスタファイル１０２
は、論理レジスタセット１０１に相当する複数のレジス
タウィンド１０３に分けることができる。図１１の例で
は、レジスタウィンド１０３−０、１０３−１・・・１
０３−７に分けることができる。そして参照するレジス
タウィンド１０３について、これを１０３−０→１０３
−１・・・と右にずらしていく（ＳＡＶＥ）ことで、新
しく異なる論理レジスタセット１０１と対応させて利用
する。論理レジスタセット１０１は例えば３２個の論理
レジスタで構成され、レジスタウィンド１０３−０〜１
０３−７は例えば３２個の物理レジスタで構成されてい
る。
【０００７】また参照するレジスタウィンド１０３を、
１０３−７→・・・１０３−１→１０３−０と左にずら
していく（ＲＥＳＴＯＲＥ）ことで、以前に対応づけら
れた論理レジスタセットに戻ることができる。図１１に
は、各レジスタウィンドに対応づけられた論理レジスタ
セットのＩＤ（レジスタウィンド１０３−０、１０３−
１・・・を、０番目、１番目・・・の論理レジスタに対
応させる）の例を示している。
１０３−７→・・・１０３−１→１０３−０と左にずら
していく（ＲＥＳＴＯＲＥ）ことで、以前に対応づけら
れた論理レジスタセットに戻ることができる。図１１に
は、各レジスタウィンドに対応づけられた論理レジスタ
セットのＩＤ（レジスタウィンド１０３−０、１０３−
１・・・を、０番目、１番目・・・の論理レジスタに対
応させる）の例を示している。
【０００８】全てのレジスタウィンド１０３が論理レジ
スタセットに対応済で、新しい論理レジスタセット１０
１との対応がとれない場合には、最も古いレジスタウィ
ンドの値をメモリ領域に一時待避させ、該当レジスタウ
ィンドを新しい論理レジスタに対応させて使用する。図
１１中の例では、最も古く使用された０番目の論理レジ
スタセットに対応したレジスタウィンド１０３−０の値
をメモリ領域１０４に一時待避し、該当レジスタウィン
ド１０３−０を新しく８番目の論理レジスタセット１０
１に対応させて使用している。このようにレジスタウィ
ンドが不足するとき、時間のかかるメモリ領域１０４へ
のアクセスが発生するため処理性能低下が起きる。
スタセットに対応済で、新しい論理レジスタセット１０
１との対応がとれない場合には、最も古いレジスタウィ
ンドの値をメモリ領域に一時待避させ、該当レジスタウ
ィンドを新しい論理レジスタに対応させて使用する。図
１１中の例では、最も古く使用された０番目の論理レジ
スタセットに対応したレジスタウィンド１０３−０の値
をメモリ領域１０４に一時待避し、該当レジスタウィン
ド１０３−０を新しく８番目の論理レジスタセット１０
１に対応させて使用している。このようにレジスタウィ
ンドが不足するとき、時間のかかるメモリ領域１０４へ
のアクセスが発生するため処理性能低下が起きる。
【０００９】マルチスレッドプロセッサにおいては、同
時実行可能なスレッド数分のレジスタセットが必要とな
る。図１２は同時実行可能なスレッド数分のレジスタウ
ィンドを、コンテクスト（プログラムカウンタとか、処
理される値を保持する論理レジスタセット等の如く、マ
ルチスレッドプロセッサで実行されているスレッドの状
態を保持するもの）ごとに実装したときの概念図であ
る。
時実行可能なスレッド数分のレジスタセットが必要とな
る。図１２は同時実行可能なスレッド数分のレジスタウ
ィンドを、コンテクスト（プログラムカウンタとか、処
理される値を保持する論理レジスタセット等の如く、マ
ルチスレッドプロセッサで実行されているスレッドの状
態を保持するもの）ごとに実装したときの概念図であ
る。
【００１０】マルチスレッドプロセッサでは、複数の独
立したコンテクスト（論理レジスタセット２０３やプロ
グラムカウンタ２０４を有する）が存在する。図１２は
コンテクスト０〜３の４つのコンテクストの存在する例
を示す。各コンテクスト毎に論理レジスタ２０３とレジ
スタファイル２０１内のレジスタウィンド２０２の対応
がとられている。
立したコンテクスト（論理レジスタセット２０３やプロ
グラムカウンタ２０４を有する）が存在する。図１２は
コンテクスト０〜３の４つのコンテクストの存在する例
を示す。各コンテクスト毎に論理レジスタ２０３とレジ
スタファイル２０１内のレジスタウィンド２０２の対応
がとられている。
【００１１】ところでこのような図１２に示す如き構成
では、コンテクスト毎に十分な容量のレジスタウィンド
を実装するとハードウェアコストが問題となり、またス
レッドが実行されていない、停止状態のコンテクストが
存在する場合には、レジスタファイルの利用効率が悪
い。
では、コンテクスト毎に十分な容量のレジスタウィンド
を実装するとハードウェアコストが問題となり、またス
レッドが実行されていない、停止状態のコンテクストが
存在する場合には、レジスタファイルの利用効率が悪
い。
【００１２】一方ハードウェアコストを抑えるためにス
レッド毎のレジスタファイルの容量を小さくすること
は、レジスタウィンドの不足につながり、メモリ領域へ
のアクセス増加にもとづく処理性能低下が問題となる。
レッド毎のレジスタファイルの容量を小さくすること
は、レジスタウィンドの不足につながり、メモリ領域へ
のアクセス増加にもとづく処理性能低下が問題となる。
【００１３】したがって本発明の目的はこのような問題
を解決した、コンテクスト毎に十分な容量のレジスタウ
ィンドを実装することなく処理性能低下を抑制したマル
チスレッドプロセッサにおける共有ファイル制御方式を
提供することである。
を解決した、コンテクスト毎に十分な容量のレジスタウ
ィンドを実装することなく処理性能低下を抑制したマル
チスレッドプロセッサにおける共有ファイル制御方式を
提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の原理図を図１に
示す。図１において３００はマルチスレッドプロセッ
サ、３０１はレジスタファイル、３０２−０、３０２−
１・・・３０２−１５はレジスタウィンド、３０３−
０、３０３−１・・・３０３−３は論理レジスタセット
であって１つ以上の論理レジスタで構成されるもの、３
０４−０、３０４−１・・・３０４−３はプログラムカ
ウンタ、３０５は命令読出部、３０６−０、３０６−１
・・・３０６−３は命令バッファ、３０７は命令解読
部、３０８は命令発行部、３０９は命令実行部、３２１
−０、３２１−１、３２１−２は対応処理手段である。
示す。図１において３００はマルチスレッドプロセッ
サ、３０１はレジスタファイル、３０２−０、３０２−
１・・・３０２−１５はレジスタウィンド、３０３−
０、３０３−１・・・３０３−３は論理レジスタセット
であって１つ以上の論理レジスタで構成されるもの、３
０４−０、３０４−１・・・３０４−３はプログラムカ
ウンタ、３０５は命令読出部、３０６−０、３０６−１
・・・３０６−３は命令バッファ、３０７は命令解読
部、３０８は命令発行部、３０９は命令実行部、３２１
−０、３２１−１、３２１−２は対応処理手段である。
【００１５】マルチスレッドプロセッサ３００は、プロ
セッサ上に複数のスレッドが同時実行可能なプロセッサ
であり、論理レジスタセット３０３−０〜３０３−３、
プログラムカウンタ３０４−０〜３０４−３、命令バッ
ファ３０６−０〜３０６−３などは同時実行可能なスレ
ッド（コンテクスト）ごとに設けられる。命令読出部３
０５、命令解読部３０７、命令発行部３０８、命令実行
部３０９などは複数のスレッドで共有される。
セッサ上に複数のスレッドが同時実行可能なプロセッサ
であり、論理レジスタセット３０３−０〜３０３−３、
プログラムカウンタ３０４−０〜３０４−３、命令バッ
ファ３０６−０〜３０６−３などは同時実行可能なスレ
ッド（コンテクスト）ごとに設けられる。命令読出部３
０５、命令解読部３０７、命令発行部３０８、命令実行
部３０９などは複数のスレッドで共有される。
【００１６】本発明では、プロセッサ上に複数存在する
コンテクストごとにレジスタファイルを実装するのでは
なく、複数コンテクストで共有されるレジスタファイル
３０１を実装し、レジスタウィンド３０２−０、３０２
−１・・・３０２−１５を適当な数で各コンテクストに
割り当てる。各コンテクストは、割り当てられたレジス
タウィンドの範囲内で論理レジスタとレジスタウィンド
の対応関係を切り替えることで、コンテクスト毎のレジ
スタウィンドとして機能する。
コンテクストごとにレジスタファイルを実装するのでは
なく、複数コンテクストで共有されるレジスタファイル
３０１を実装し、レジスタウィンド３０２−０、３０２
−１・・・３０２−１５を適当な数で各コンテクストに
割り当てる。各コンテクストは、割り当てられたレジス
タウィンドの範囲内で論理レジスタとレジスタウィンド
の対応関係を切り替えることで、コンテクスト毎のレジ
スタウィンドとして機能する。
【００１７】図１の例では、コンテクスト３が停止状態
にあるため、動作状態にあるコンテクスト０にレジスタ
ファイル３０１のレジスタウィンド３０２−０、３０２
−１の２個を割り当て、コンテクスト１にレジスタウィ
ンド３０２−２〜３０２−９の８個を割り当て、コンテ
クスト２にレジスタウィンド３０２−１０〜３０２−１
５の６個を割り当てて使用しているものを示す。
にあるため、動作状態にあるコンテクスト０にレジスタ
ファイル３０１のレジスタウィンド３０２−０、３０２
−１の２個を割り当て、コンテクスト１にレジスタウィ
ンド３０２−２〜３０２−９の８個を割り当て、コンテ
クスト２にレジスタウィンド３０２−１０〜３０２−１
５の６個を割り当てて使用しているものを示す。
【００１８】レジスタウィンドの割り当て制御を行う粒
度つまり切り替え単位については後述する図５に示す如
く、例えば４個のレジスタウィンドで構成されるグルー
プ単位や、１個毎のレジスタウィンド単位等が考えられ
る。
度つまり切り替え単位については後述する図５に示す如
く、例えば４個のレジスタウィンドで構成されるグルー
プ単位や、１個毎のレジスタウィンド単位等が考えられ
る。
【００１９】レジスタファイルを、マルチスレッドプ
ロセッサで同時実行可能なコンテクスト数で等分したグ
ループに分割し、動作状態のコンテクスト数に応じてグ
ループ単位で割り当てを行う。この場合、動作状態のコ
ンテクスト数に依存するので、スレッド生成／終了時に
コンテクストの割り当てを行う。
ロセッサで同時実行可能なコンテクスト数で等分したグ
ループに分割し、動作状態のコンテクスト数に応じてグ
ループ単位で割り当てを行う。この場合、動作状態のコ
ンテクスト数に依存するので、スレッド生成／終了時に
コンテクストの割り当てを行う。
【００２０】例えば１個のレジスタウィンド単位の如
く、細かい単位のレジスタウィンド／物理レジスタ単位
で割り当てを行う。この場合、各コンテクストの動作状
況によって動的にレジスタウィンドの割り当てを変更す
ることで、より効率的なレジスタファイルの利用ができ
る。
く、細かい単位のレジスタウィンド／物理レジスタ単位
で割り当てを行う。この場合、各コンテクストの動作状
況によって動的にレジスタウィンドの割り当てを変更す
ることで、より効率的なレジスタファイルの利用ができ
る。
【００２１】またスレッド生成／終了時に、レジスタウ
ィンドのグループ単位でコンテクスト割り当てを行う場
合の具体的な制御方式として、以下のａ、ｂのようなも
のがあげられる。
ィンドのグループ単位でコンテクスト割り当てを行う場
合の具体的な制御方式として、以下のａ、ｂのようなも
のがあげられる。
【００２２】ａ．レジスタウィンドのグループ毎に参照
頻度に関する統計情報を測定しておき、スレッドが生成
され新しいコンテクストにレジスタウィンドのグループ
を割り当てる際には、参照頻度の低いグループを新しい
コンテクストに割り当てる。
頻度に関する統計情報を測定しておき、スレッドが生成
され新しいコンテクストにレジスタウィンドのグループ
を割り当てる際には、参照頻度の低いグループを新しい
コンテクストに割り当てる。
【００２３】ｂ．各コンテクストにおける、レジスタウ
ィンドのメモリ領域への一時待避の回数を測定してお
き、一時待避の発生頻度が高くレジスタウィンドが不足
しがちなコンテクストに、スレッド終了により解放され
たグループを追加して割り当てる。
ィンドのメモリ領域への一時待避の回数を測定してお
き、一時待避の発生頻度が高くレジスタウィンドが不足
しがちなコンテクストに、スレッド終了により解放され
たグループを追加して割り当てる。
【００２４】更に、動作状態にある各コンテクストのス
レッド実行の状態に応じて、一定期間ごと、もしくはレ
ジスタウィンド不足時に、動的に細かい粒度（例えば１
個のレジスタウィンド）でレジスタウィンド割り当てを
変更することで、より高いレジスタファイルの利用率が
実現できる。具体的な制御方式として、以下のイ、ロの
ようなものがあげられる。
レッド実行の状態に応じて、一定期間ごと、もしくはレ
ジスタウィンド不足時に、動的に細かい粒度（例えば１
個のレジスタウィンド）でレジスタウィンド割り当てを
変更することで、より高いレジスタファイルの利用率が
実現できる。具体的な制御方式として、以下のイ、ロの
ようなものがあげられる。
【００２５】イ．各コンテクストにおけるレジスタウィ
ンドのメモリ領域への一時待避の回数を測定し、一時待
避の発生頻度が高く、レジスタウィンドが不足しがちな
スレッドにより多くのレジスタウィンドを割り当てる。
ンドのメモリ領域への一時待避の回数を測定し、一時待
避の発生頻度が高く、レジスタウィンドが不足しがちな
スレッドにより多くのレジスタウィンドを割り当てる。
【００２６】ロ．各レジスタウィンドの参照頻度に関す
る統計情報を測定しておき、スレッドに割り当てられた
レジスタウィンドが不足した際に、隣接する他のコンテ
クストのレジスタウィンドの参照頻度が低ければ、割り
当ての境界をずらして該当コンテクストに割り当て直
す。
る統計情報を測定しておき、スレッドに割り当てられた
レジスタウィンドが不足した際に、隣接する他のコンテ
クストのレジスタウィンドの参照頻度が低ければ、割り
当ての境界をずらして該当コンテクストに割り当て直
す。
【００２７】本発明の前記目的は下記（１）〜（５）に
より達成することができる。
より達成することができる。
【００２８】（１）複数のスレッドを同時に実行するマ
ルチスレッドプロセッサで、且つ論理レジスタより多数
の物理レジスタからなるレジスタウィンド構成のレジス
タファイルを備えるプロセッサにおいて、レジスタファ
イル３０１全体を複数のスレッドで共有し、各スレッド
毎に割り当てられるレジスタファイル３０１の、ウィン
ドスタート位置とウィンドエンド位置を記入する特殊レ
ジスタを設け、各スレッドに連続した物理レジスタを割
り当てることを特徴とする共有レジスタファイル制御方
式。
ルチスレッドプロセッサで、且つ論理レジスタより多数
の物理レジスタからなるレジスタウィンド構成のレジス
タファイルを備えるプロセッサにおいて、レジスタファ
イル３０１全体を複数のスレッドで共有し、各スレッド
毎に割り当てられるレジスタファイル３０１の、ウィン
ドスタート位置とウィンドエンド位置を記入する特殊レ
ジスタを設け、各スレッドに連続した物理レジスタを割
り当てることを特徴とする共有レジスタファイル制御方
式。
【００２９】（２）前記（１）の共有レジスタファイル
制御方式において、マルチスレッドプロセッサ３００で
同時実行可能なスレッド数で前記レジスタファイル３０
１を複数のグループに分割し、コンテクストの動作状態
を示す特殊レジスタを設け、動作状態にあるコンテクス
トに、前記分割されたグループを割り当てることを特徴
とする共有レジスタファイル制御方式。
制御方式において、マルチスレッドプロセッサ３００で
同時実行可能なスレッド数で前記レジスタファイル３０
１を複数のグループに分割し、コンテクストの動作状態
を示す特殊レジスタを設け、動作状態にあるコンテクス
トに、前記分割されたグループを割り当てることを特徴
とする共有レジスタファイル制御方式。
【００３０】（３）前記（１）の共有レジスタファイル
制御方式において、動作スレッドの実行状態に応じて、
コンテクスト割り当てをレジスタウィンド単位で動的に
変更することを特徴とする共有レジスタファイル制御方
式。
制御方式において、動作スレッドの実行状態に応じて、
コンテクスト割り当てをレジスタウィンド単位で動的に
変更することを特徴とする共有レジスタファイル制御方
式。
【００３１】（４）前記（２）、（３）の共有レジスタ
ファイル制御方式において、各グループ毎あるいは各レ
ジスタウィンド毎にアクセス回数を示すアクセスカウン
タを設け、アクセス回数の少ないグループ又はレジスタ
ウィンドを、より多くのグループ又はレジスタウィンド
を必要としているコンテクストに割り当てることを特徴
とする共有レジスタファイル制御方式。
ファイル制御方式において、各グループ毎あるいは各レ
ジスタウィンド毎にアクセス回数を示すアクセスカウン
タを設け、アクセス回数の少ないグループ又はレジスタ
ウィンドを、より多くのグループ又はレジスタウィンド
を必要としているコンテクストに割り当てることを特徴
とする共有レジスタファイル制御方式。
【００３２】（５）前記（２）、（３）の共有レジスタ
制御方式において、レジスタウィンドが不足した際に発
生するメモリ領域への一時待避が行われた回数を測定す
るｓｐｉｌｌカウンタを各コンテクスト毎に設け、その
一時待避の発生頻度が高いコンテクストに、低いものよ
りも多くのレジスタウィンドを割り当てることを特徴と
する共有レジスタファイル制御方式。
制御方式において、レジスタウィンドが不足した際に発
生するメモリ領域への一時待避が行われた回数を測定す
るｓｐｉｌｌカウンタを各コンテクスト毎に設け、その
一時待避の発生頻度が高いコンテクストに、低いものよ
りも多くのレジスタウィンドを割り当てることを特徴と
する共有レジスタファイル制御方式。
【００３３】これにより下記の作用効果を奏する。
【００３４】（１）レジスタファイル全体を複数のスレ
ッドで共有し、各スレッド毎に割り当てられるレジスタ
ファイルの、ウィンドスタート位置とウィンドエンド位
置を記入する特殊レジスタを設け、各スレッドに連続し
た物理レジスタを割り当てるので、レジスタファイルの
容量を抑制しつつ、高性能の処理を遂行することができ
る。
ッドで共有し、各スレッド毎に割り当てられるレジスタ
ファイルの、ウィンドスタート位置とウィンドエンド位
置を記入する特殊レジスタを設け、各スレッドに連続し
た物理レジスタを割り当てるので、レジスタファイルの
容量を抑制しつつ、高性能の処理を遂行することができ
る。
【００３５】（２）レジスタファイルを同時実行可能な
スレッド数で複数のグループに分割するとともに、動作
状態にあるコンテクストにこの分割したグループを割り
当てることにより、割り当て直すときのオーバヘッドが
軽くなるので、レジスタファイルの容量を抑制しつつ高
性能の処理を遂行することができる。
スレッド数で複数のグループに分割するとともに、動作
状態にあるコンテクストにこの分割したグループを割り
当てることにより、割り当て直すときのオーバヘッドが
軽くなるので、レジスタファイルの容量を抑制しつつ高
性能の処理を遂行することができる。
【００３６】（３）動作スレッドの実行状態に応じて、
コンテクスト割り当てをレジスタウィンド単位で動的に
変更するので、動作スレッドの実行状態に応じて、細か
い粒度のレジスタウィンド又は物理レジスタ単位で、動
的にコンテクスト割り当てを変更することが可能とな
り、処理の実態に対応した細かい粒度での割り当てを行
うことが可能となり、これまたレジスタファイルの容量
を抑制しつつ高性能の処理を遂行することができる。
コンテクスト割り当てをレジスタウィンド単位で動的に
変更するので、動作スレッドの実行状態に応じて、細か
い粒度のレジスタウィンド又は物理レジスタ単位で、動
的にコンテクスト割り当てを変更することが可能とな
り、処理の実態に対応した細かい粒度での割り当てを行
うことが可能となり、これまたレジスタファイルの容量
を抑制しつつ高性能の処理を遂行することができる。
【００３７】（４）各グループ毎あるいは各レジスタウ
ィンド毎にアクセス回数を示すアクセスカウンタを設
け、アクセス回数の少ないグループ又はレジスタウィン
ドを、より多くのグループ又はレジスタウィンドを必要
としているコンテクストに割り当てることができ、割り
当てのときのオーバヘッドを軽くするとともにレジスタ
ファイルの容量を抑制し、高性能の処理を遂行できる。
ィンド毎にアクセス回数を示すアクセスカウンタを設
け、アクセス回数の少ないグループ又はレジスタウィン
ドを、より多くのグループ又はレジスタウィンドを必要
としているコンテクストに割り当てることができ、割り
当てのときのオーバヘッドを軽くするとともにレジスタ
ファイルの容量を抑制し、高性能の処理を遂行できる。
【００３８】（５）レジスタウィンドが不足した際に発
生するメモリ領域への一時待避が行われた回数を測定す
るｓｐｉｌｌカウンタを各コンテクスト毎に設け、その
一時待避の発生頻度が高いコンテクストに、低いものよ
りも多くのレジスタウィンドを割り当てるので、メモリ
領域への一時待避の発生頻度の高いコンテクストに、低
いものより多くのレジスタウィンドを動的に割り当てる
ことができ、メモリ領域への一時待避の発生頻度を抑制
できるので、レジスタファイルの容量を抑制し、高性能
の処理を遂行できる。
生するメモリ領域への一時待避が行われた回数を測定す
るｓｐｉｌｌカウンタを各コンテクスト毎に設け、その
一時待避の発生頻度が高いコンテクストに、低いものよ
りも多くのレジスタウィンドを割り当てるので、メモリ
領域への一時待避の発生頻度の高いコンテクストに、低
いものより多くのレジスタウィンドを動的に割り当てる
ことができ、メモリ領域への一時待避の発生頻度を抑制
できるので、レジスタファイルの容量を抑制し、高性能
の処理を遂行できる。
【００３９】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態を図１〜図
４に基づき説明する。図１は本発明の一実施の形態であ
って本発明の共有レジスタファイルを持つマルチスレッ
ドプロセッサの一般的な概念図、図２は複数スレッドで
共有するレジスタファイルの制御方式の一実施例説明図
であって図１中の対応処理手段の実現例、図３は新しく
レジスタウィンドと論理レジスタの対応をとる場合の動
作説明図であって図２に示す特殊レジスタ群を用いた対
応手段の動作説明図、図４は既に論理レジスタと対応づ
けられているレジスタウィンドに参照を戻す場合の動作
説明図であって、図２で示す特殊レジスタ群を用いた対
応処理手段の動作説明図である。
４に基づき説明する。図１は本発明の一実施の形態であ
って本発明の共有レジスタファイルを持つマルチスレッ
ドプロセッサの一般的な概念図、図２は複数スレッドで
共有するレジスタファイルの制御方式の一実施例説明図
であって図１中の対応処理手段の実現例、図３は新しく
レジスタウィンドと論理レジスタの対応をとる場合の動
作説明図であって図２に示す特殊レジスタ群を用いた対
応手段の動作説明図、図４は既に論理レジスタと対応づ
けられているレジスタウィンドに参照を戻す場合の動作
説明図であって、図２で示す特殊レジスタ群を用いた対
応処理手段の動作説明図である。
【００４０】図中、３００はマルチスレッドプロセッ
サ、３０１はレジスタファイル、３０２−０〜３０２−
１５はレジスタウィンド、３０３−０〜３０３−３は論
理レジスタセット、３０４−０〜３０４−３はプログラ
ムカウンタ、３０５は命令読出部、３０６−０〜３０６
−３は命令バッファ、３０７は命令解読部、３０８は命
令発行部、３０９は命令実行部、３２１−０〜３２１−
２は対応処理手段である。
サ、３０１はレジスタファイル、３０２−０〜３０２−
１５はレジスタウィンド、３０３−０〜３０３−３は論
理レジスタセット、３０４−０〜３０４−３はプログラ
ムカウンタ、３０５は命令読出部、３０６−０〜３０６
−３は命令バッファ、３０７は命令解読部、３０８は命
令発行部、３０９は命令実行部、３２１−０〜３２１−
２は対応処理手段である。
【００４１】マルチスレッドプロセッサ３００は、複数
のスレッドを同時に実行するプロセッサである。
のスレッドを同時に実行するプロセッサである。
【００４２】レジスタファイル３０１は、複数のコンテ
クスト０〜コンテクスト３で共有されるものであって、
レジスタウィンド３０２−０、３０２−１・・・３０２
−１５で構成される。
クスト０〜コンテクスト３で共有されるものであって、
レジスタウィンド３０２−０、３０２−１・・・３０２
−１５で構成される。
【００４３】論理レジスタセット３０３−０は、コンテ
クスト０により読み出されるアプリケーションのスレッ
ドから明示的にアクセスされるレジスタである。同様に
論理レジスタセット３０３−１〜３０３−３は、コンテ
クスト１〜３により読み出されるアプリケーションのス
レッドから明示的にアクセスされるレジスタである。
クスト０により読み出されるアプリケーションのスレッ
ドから明示的にアクセスされるレジスタである。同様に
論理レジスタセット３０３−１〜３０３−３は、コンテ
クスト１〜３により読み出されるアプリケーションのス
レッドから明示的にアクセスされるレジスタである。
【００４４】プログラムカウンタ３０４−０はコンテク
スト０により制御されるスレッドを構成するプログラム
を読み出すものである。同様にプログラムカウンタ３０
４−１〜３０４−３はコンテクスト１〜３により制御さ
れるスレッドを構成するプログラムを読み出すものであ
る。
スト０により制御されるスレッドを構成するプログラム
を読み出すものである。同様にプログラムカウンタ３０
４−１〜３０４−３はコンテクスト１〜３により制御さ
れるスレッドを構成するプログラムを読み出すものであ
る。
【００４５】命令読出部３０５はマルチスレッドプロセ
ッサ３００が処理すべき命令を読み出すものである。読
み出された命令は、各コンテクスト毎に設けられる命令
バッファ３０６−０〜３０６−３に一時保持される。
ッサ３００が処理すべき命令を読み出すものである。読
み出された命令は、各コンテクスト毎に設けられる命令
バッファ３０６−０〜３０６−３に一時保持される。
【００４６】命令解読部３０７は、命令バッファ３０６
−０〜３０６−３に保持された命令が存在する場合、こ
れを解読するものである。
−０〜３０６−３に保持された命令が存在する場合、こ
れを解読するものである。
【００４７】命令発行部３０８は、前記命令解読部３０
７により命令を解読した結果にもとづき命令実行部３０
９が実行すべき命令を発行するものである。
７により命令を解読した結果にもとづき命令実行部３０
９が実行すべき命令を発行するものである。
【００４８】命令実行部３０９は、前記命令発行部３０
８から伝達された命令を実行するものである。
８から伝達された命令を実行するものである。
【００４９】対応処理手段３２１−０は、動作状態にあ
るコンテクスト０をレジスタファイル３０１のどのレジ
スタウィンドに割り当てるかを対応処理するものであ
り、対応処理手段３２１−１、３２１−２は動作状態に
あるコンテクスト１、２をレジスタファイル３０１のど
のレジスタウィンドに割り当てるかを対応処理するもの
である。図１の例では、コンテクスト０にレジスタファ
イル３０１のレジスタウィンド３０２−０、３０２−１
が割り当てられ、コンテクスト１にレジスタウィンド３
０２−２〜３０２−９が割り当てられ、コンテクスト２
にレジスタウィンド３０２−１０〜３０２−１５が割り
当てられ、コンテクスト３は停止状態にあるためコンテ
クスト３にはレジスタウィンドの割り当てがない場合を
示す。
るコンテクスト０をレジスタファイル３０１のどのレジ
スタウィンドに割り当てるかを対応処理するものであ
り、対応処理手段３２１−１、３２１−２は動作状態に
あるコンテクスト１、２をレジスタファイル３０１のど
のレジスタウィンドに割り当てるかを対応処理するもの
である。図１の例では、コンテクスト０にレジスタファ
イル３０１のレジスタウィンド３０２−０、３０２−１
が割り当てられ、コンテクスト１にレジスタウィンド３
０２−２〜３０２−９が割り当てられ、コンテクスト２
にレジスタウィンド３０２−１０〜３０２−１５が割り
当てられ、コンテクスト３は停止状態にあるためコンテ
クスト３にはレジスタウィンドの割り当てがない場合を
示す。
【００５０】もしコンテクスト３が動作状態にあれば、
例えばレジスタウィンド３０２−１４、３０２−１５が
割り当てられる。
例えばレジスタウィンド３０２−１４、３０２−１５が
割り当てられる。
【００５１】コンテクスト０〜コンテクスト３には、図
２に示す如く、特殊レジスタ４０３、４０４、４０５、
４０６、４０７、４０８が具備されている。４０３は該
当コンテクスト（スレッド）が動作状態か否かを現す
（例えば「１」なら動作状態、「０」なら非動作状
態）、つまりステータス（ＳＴＡＴＵＳ）を示すレジス
タである。４０４は該当コンテクストに割り当てられて
いるレジスタウィンドの開始ＩＤ（図２のレジスタウィ
ンド４０２中に記入された数字）を示すレジスタであ
る。ウィンエンド（ＷＩＮＥＮＤ）レジスタ４０５は該
当コンテクストに割り当てられているレジスタウィンド
の最終ＩＤを示す。ＣＷＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｗｉｎｄ
ｏｗ Ｐｏｉｎｔｅｒ）レジスタ４０６は現在アプリケ
ーションから参照されているレジスタウィンドを指すポ
インタである。キャンセーブ（ＣＡＮＳＡＶＥ）レジス
タ４０７は、論理レジスタセットとして対応づけられて
いないレジスタウィンドの数が記入される。キャンリス
トア（ＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥ）レジスタ４０８は既に論
理レジスタセットと対応済みのレジスタウィンドの数
（ただしＣＷＰは除く）を示す。
２に示す如く、特殊レジスタ４０３、４０４、４０５、
４０６、４０７、４０８が具備されている。４０３は該
当コンテクスト（スレッド）が動作状態か否かを現す
（例えば「１」なら動作状態、「０」なら非動作状
態）、つまりステータス（ＳＴＡＴＵＳ）を示すレジス
タである。４０４は該当コンテクストに割り当てられて
いるレジスタウィンドの開始ＩＤ（図２のレジスタウィ
ンド４０２中に記入された数字）を示すレジスタであ
る。ウィンエンド（ＷＩＮＥＮＤ）レジスタ４０５は該
当コンテクストに割り当てられているレジスタウィンド
の最終ＩＤを示す。ＣＷＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｗｉｎｄ
ｏｗ Ｐｏｉｎｔｅｒ）レジスタ４０６は現在アプリケ
ーションから参照されているレジスタウィンドを指すポ
インタである。キャンセーブ（ＣＡＮＳＡＶＥ）レジス
タ４０７は、論理レジスタセットとして対応づけられて
いないレジスタウィンドの数が記入される。キャンリス
トア（ＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥ）レジスタ４０８は既に論
理レジスタセットと対応済みのレジスタウィンドの数
（ただしＣＷＰは除く）を示す。
【００５２】本発明の第一の実施の形態の動作を図２〜
図４にもとづき説明する。図２はレジスタファイル４０
１が０〜１５の番号の付されたレジスタウィンド４０２
で構成され、コンテクスト０〜２が動作状態にあり、コ
ンテクスト０は０番と１番のレジスタウィンド４０２が
割り当てられ、コンテクスト１は２番〜９番のレジスタ
ウィンド４０２が割り当てられ、コンテクスト２は１０
番〜１５番のレジスタウィンド４０２が割り当てられ、
コンテクスト３は非動作状態にあり、コンテクスト０で
は現在アプリケーションから参照されているレジスタウ
ィンドが０番であり、コンテクスト１では同じく６番で
あり、コンテクスト２では１１番である場合を示す。こ
の各コンテクスト０、１、２に対するレジスタウィンド
の割り当ては、ＯＳがスレッドの生成や、動作終了を行
うので、このようなときにＯＳにより行われる。
図４にもとづき説明する。図２はレジスタファイル４０
１が０〜１５の番号の付されたレジスタウィンド４０２
で構成され、コンテクスト０〜２が動作状態にあり、コ
ンテクスト０は０番と１番のレジスタウィンド４０２が
割り当てられ、コンテクスト１は２番〜９番のレジスタ
ウィンド４０２が割り当てられ、コンテクスト２は１０
番〜１５番のレジスタウィンド４０２が割り当てられ、
コンテクスト３は非動作状態にあり、コンテクスト０で
は現在アプリケーションから参照されているレジスタウ
ィンドが０番であり、コンテクスト１では同じく６番で
あり、コンテクスト２では１１番である場合を示す。こ
の各コンテクスト０、１、２に対するレジスタウィンド
の割り当ては、ＯＳがスレッドの生成や、動作終了を行
うので、このようなときにＯＳにより行われる。
【００５３】先ず図３に基づき、アプリケーションから
論理レジスタに新しくレジスタウィンドを参照させるた
めにポインタを右に移動させる指令が到達した場合に、
コンテクスト１について説明する。図３の処理はハード
により、図１に示す対応処理手段３２１−１が行う。
論理レジスタに新しくレジスタウィンドを参照させるた
めにポインタを右に移動させる指令が到達した場合に、
コンテクスト１について説明する。図３の処理はハード
により、図１に示す対応処理手段３２１−１が行う。
【００５４】Ｓ１．先ずＣＷＰ値と、ＷＩＮＥＮＤレジ
スタ４０５の値が等しくないかどうか判別する。
スタ４０５の値が等しくないかどうか判別する。
【００５５】Ｓ２．等しくなければ、図２においてＣＷ
Ｐのポインタの示している６番の右側には未参照のレジ
スタウィンドが存在していることが判別できるので、Ｃ
ＷＰのポインタの値を１つ右にずらす。この場合は７に
する。
Ｐのポインタの示している６番の右側には未参照のレジ
スタウィンドが存在していることが判別できるので、Ｃ
ＷＰのポインタの値を１つ右にずらす。この場合は７に
する。
【００５６】Ｓ３．前記Ｓ１において等しければＣＷＰ
のポインタの値は右端を指しているので右に移動できな
いため、左端のレジスタウィンドの開始ＩＤであるＷＩ
ＮＳＴＡＲＴの値にする。
のポインタの値は右端を指しているので右に移動できな
いため、左端のレジスタウィンドの開始ＩＤであるＷＩ
ＮＳＴＡＲＴの値にする。
【００５７】Ｓ４．前記Ｓ２又はＳ３において、レジス
タ４０７のＣＡＮＳＡＶＥの値が０か否か判別する。
タ４０７のＣＡＮＳＡＶＥの値が０か否か判別する。
【００５８】Ｓ５．０でなければまた論理レジスタセッ
トとの対応付けの行われていないものを示しているの
で、ＣＡＮＳＡＶＥの値を１つ減らし、それからＣＡＮ
ＲＥＳＴＯＲＥの値を１つ増やす。
トとの対応付けの行われていないものを示しているの
で、ＣＡＮＳＡＶＥの値を１つ減らし、それからＣＡＮ
ＲＥＳＴＯＲＥの値を１つ増やす。
【００５９】Ｓ６．前記Ｓ４において０であれば、すで
に割り当てられたレジスタウィンド全部が論理レジスタ
と対応づけられている状態なので、該当レジスタウィン
ドの内容をメモリ領域に一時待避させ、前のデータが消
去されることを防止する。
に割り当てられたレジスタウィンド全部が論理レジスタ
と対応づけられている状態なので、該当レジスタウィン
ドの内容をメモリ領域に一時待避させ、前のデータが消
去されることを防止する。
【００６０】Ｓ７．それから前記Ｓ２あるいはＳ３で更
新したＣＷＰのポインタで示す該当レジスタウィンドを
新しく論理レジスタと対応させて使用する。
新したＣＷＰのポインタで示す該当レジスタウィンドを
新しく論理レジスタと対応させて使用する。
【００６１】次に図４にもとづき、コンテクストごとに
割り当てられたレジスタウィンドを用い、既に論理レジ
スタと対応づけられたレジスタウィンドに参照を戻す場
合（図２において、ＣＷＰのポインタを６→４の如く移
動）の動作を説明する。このような動作命令はアプリケ
ーションが発生するが、処理は、前記対応処理手段３２
１−１等がハードにより行う。
割り当てられたレジスタウィンドを用い、既に論理レジ
スタと対応づけられたレジスタウィンドに参照を戻す場
合（図２において、ＣＷＰのポインタを６→４の如く移
動）の動作を説明する。このような動作命令はアプリケ
ーションが発生するが、処理は、前記対応処理手段３２
１−１等がハードにより行う。
【００６２】Ｓ８．ＣＷＰのポインタの値と、ＷＩＮＳ
ＴＡＲＴのレジスタ４０４の値が等しくないかどうか判
別する。
ＴＡＲＴのレジスタ４０４の値が等しくないかどうか判
別する。
【００６３】Ｓ９．等しくなければ、現在のポインタの
位置が左端にないことを示しており、左側には余裕があ
るのでＣＷＰのポインタの値を１つ左にずらす。図２の
場合は５にする。
位置が左端にないことを示しており、左側には余裕があ
るのでＣＷＰのポインタの値を１つ左にずらす。図２の
場合は５にする。
【００６４】Ｓ１０．前記Ｓ８において等しければＣＷ
Ｐのポインタの値は左端にあることを示しているので、
ＣＷＰのポインタを、１番右端に位置させるため、ＷＩ
ＮＥＮＤの値にする。
Ｐのポインタの値は左端にあることを示しているので、
ＣＷＰのポインタを、１番右端に位置させるため、ＷＩ
ＮＥＮＤの値にする。
【００６５】Ｓ１１．前記Ｓ９またはＳ１０においてレ
ジスタ４０８の示すＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥの値が０か否
か判別する。
ジスタ４０８の示すＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥの値が０か否
か判別する。
【００６６】Ｓ１２．０でなければ、メモリ領域から読
み込まないでそのままリストアできることを示している
ので、ＣＡＮＳＡＶＥの値を１つ増やし、ＣＡＮＲＥＳ
ＴＯＲＥの値を１つ減らす。
み込まないでそのままリストアできることを示している
ので、ＣＡＮＳＡＶＥの値を１つ増やし、ＣＡＮＲＥＳ
ＴＯＲＥの値を１つ減らす。
【００６７】Ｓ１３．前記Ｓ１１において０であれば、
今度はＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥしようとするレジスタウィ
ンドには別のものが記入されていることを示しているの
で、メモリ領域に一時待避してある該当論理レジスタの
内容を該当レジスタウィンドに回復させる。
今度はＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥしようとするレジスタウィ
ンドには別のものが記入されていることを示しているの
で、メモリ領域に一時待避してある該当論理レジスタの
内容を該当レジスタウィンドに回復させる。
【００６８】Ｓ１４．それからＳ９あるいはＳ１０で更
新したＣＷＰのポインタで示す該当レジスタウィンドを
既に対応済みのレジスタウィンドとして使用する。
新したＣＷＰのポインタで示す該当レジスタウィンドを
既に対応済みのレジスタウィンドとして使用する。
【００６９】次に図５により、本発明の第２の実施の形
態として、レジスタファイル７０１をコンテクスト数の
グループに分割して割り当て制御を行う場合について説
明する。図５においては図２で示す特殊レジスタＣＷ
Ｐ、ＣＡＮＳＡＶ、ＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥ等も必要であ
るが、これらは省略している。
態として、レジスタファイル７０１をコンテクスト数の
グループに分割して割り当て制御を行う場合について説
明する。図５においては図２で示す特殊レジスタＣＷ
Ｐ、ＣＡＮＳＡＶ、ＣＡＮＲＥＳＴＯＲＥ等も必要であ
るが、これらは省略している。
【００７０】図５においては、マルチスレッドプロセッ
サで同時に実行可能なコンテクスト数（図５の例では
４）で分割したレジスタウィンドのグループ単位での、
動作状態にあるコンテクストへのレジスタウィンドの割
り当て例を示す。
サで同時に実行可能なコンテクスト数（図５の例では
４）で分割したレジスタウィンドのグループ単位での、
動作状態にあるコンテクストへのレジスタウィンドの割
り当て例を示す。
【００７１】図５の例では、マルチスレッドプロセッサ
はコンテクスト０〜コンテクスト３の４つのコンテクス
トを持ち、レジスタウィンド７０２をグループ７０２−
０、７０２−１、７０２−２、７０２−３の４つのグル
ープに分けている。各コンテクストには、図５のに代
表的に示す如く、動作状態を示すステータスレジスタ７
０３、ウィンスタートレジスタ７０４、ウィンエンドレ
ジスタ７０５が設けられ、動作状態、レジスタウィンド
の範囲等が示される。
はコンテクスト０〜コンテクスト３の４つのコンテクス
トを持ち、レジスタウィンド７０２をグループ７０２−
０、７０２−１、７０２−２、７０２−３の４つのグル
ープに分けている。各コンテクストには、図５のに代
表的に示す如く、動作状態を示すステータスレジスタ７
０３、ウィンスタートレジスタ７０４、ウィンエンドレ
ジスタ７０５が設けられ、動作状態、レジスタウィンド
の範囲等が示される。
【００７２】図５には、動作状態にあるスレッド数が１
スレッド（コンテクスト）のとき、で示す如く、レジ
スタウィンド７０２の０〜１５が割り当てられる。動作
状態にあるスレッド数が２スレッド（コンテクスト）の
とき、で示す如く、レジスタウィンド７０２の０〜７
（グループ０、１）、とレジスタウィンド７０２の８〜
１５（グループ２、３）との範囲で割り当てられ、動作
状態にあるスレッド数が３スレッド（コンテクスト）の
とき、で示す如く、コンテクスト０にはレジスタウィ
ンド７０２の０〜７（グループ０、１）が割り当てら
れ、コンテクスト２、３にはレジスタウィンド７０２の
８〜１１（グループ２）、１２〜１５（グループ３）が
割り当てられる。そして動作状態にあるスレッド数が４
スレッド（コンテクスト）のとき、で示す如く、コン
テクスト０にはレジスタウィンド７０２の０〜３（グル
ープ０）が割り当てられ、コンテクスト１には４〜７
（グループ１）が割り当てられ、コンテクスト２には８
〜１１（グループ２）が割り当てられ、コンテクスト３
には１２〜１５（グループ３）が割り当てられる。
スレッド（コンテクスト）のとき、で示す如く、レジ
スタウィンド７０２の０〜１５が割り当てられる。動作
状態にあるスレッド数が２スレッド（コンテクスト）の
とき、で示す如く、レジスタウィンド７０２の０〜７
（グループ０、１）、とレジスタウィンド７０２の８〜
１５（グループ２、３）との範囲で割り当てられ、動作
状態にあるスレッド数が３スレッド（コンテクスト）の
とき、で示す如く、コンテクスト０にはレジスタウィ
ンド７０２の０〜７（グループ０、１）が割り当てら
れ、コンテクスト２、３にはレジスタウィンド７０２の
８〜１１（グループ２）、１２〜１５（グループ３）が
割り当てられる。そして動作状態にあるスレッド数が４
スレッド（コンテクスト）のとき、で示す如く、コン
テクスト０にはレジスタウィンド７０２の０〜３（グル
ープ０）が割り当てられ、コンテクスト１には４〜７
（グループ１）が割り当てられ、コンテクスト２には８
〜１１（グループ２）が割り当てられ、コンテクスト３
には１２〜１５（グループ３）が割り当てられる。
【００７３】このようにグループ管理することによりレ
ジスタウィンドを割り当て直すときの、ＯＳのオーバヘ
ッドが軽くできる。
ジスタウィンドを割り当て直すときの、ＯＳのオーバヘ
ッドが軽くできる。
【００７４】本発明の第３の実施の形態を図６により説
明する。図６は、図５で示したグループ単位でのレジス
タウィンド割り当て方法を示すものであって、レジスタ
ウィンドのグループの利用頻度に基づいたスレッド生成
時のレジスタウィンド割り当て状態を示す。
明する。図６は、図５で示したグループ単位でのレジス
タウィンド割り当て方法を示すものであって、レジスタ
ウィンドのグループの利用頻度に基づいたスレッド生成
時のレジスタウィンド割り当て状態を示す。
【００７５】図６において、レジスタウィンド８０２は
グループ８０２−０からグループ８０２−３までの４つ
のグループに分けられている。そして各グループ８０２
−０〜８０２−３毎にアクセスカウンタ８０１（図６で
は４個）を持ち、各グループが一定期間中に該当コンテ
クストからアクセスされた回数を測定しておく。図６で
は先ずレジスタウィンド８０２はグループ０と１及びグ
ループ２、３に分けられてた状態で２つのコンテクスト
に割り当てられ、その後３つのコンテクストに割り当て
られた状態を示している。
グループ８０２−０からグループ８０２−３までの４つ
のグループに分けられている。そして各グループ８０２
−０〜８０２−３毎にアクセスカウンタ８０１（図６で
は４個）を持ち、各グループが一定期間中に該当コンテ
クストからアクセスされた回数を測定しておく。図６で
は先ずレジスタウィンド８０２はグループ０と１及びグ
ループ２、３に分けられてた状態で２つのコンテクスト
に割り当てられ、その後３つのコンテクストに割り当て
られた状態を示している。
【００７６】新しいスレッドが生成される際には、各コ
ンテクストのＣＷＰで指示されていないグループ（図６
の例ではグループ１と３）のアクセス値２と１を比較
し、利用頻度の低いグループ３を新しいコンテクストに
割り当てる。なお図６（Ａ）はグループ０〜３の利用頻
度が１０、２、８、１であることを示す。このようにし
て図６の（Ｂ）に示す如く、レジスタウィンド８０２の
グループ０、１を１つのコンテクストに割り当て、グル
ープ２を他のコンテクストに割り当て、さらにグループ
３を新しいコンテクストに割り当てる。図６（Ｂ）に示
す如く、新しいコンテクストに割り当てられたアクセス
カウンタの値は、初め０を示している。
ンテクストのＣＷＰで指示されていないグループ（図６
の例ではグループ１と３）のアクセス値２と１を比較
し、利用頻度の低いグループ３を新しいコンテクストに
割り当てる。なお図６（Ａ）はグループ０〜３の利用頻
度が１０、２、８、１であることを示す。このようにし
て図６の（Ｂ）に示す如く、レジスタウィンド８０２の
グループ０、１を１つのコンテクストに割り当て、グル
ープ２を他のコンテクストに割り当て、さらにグループ
３を新しいコンテクストに割り当てる。図６（Ｂ）に示
す如く、新しいコンテクストに割り当てられたアクセス
カウンタの値は、初め０を示している。
【００７７】このようにして利用頻度にもとづき、正確
にグループ分けすることができる。
にグループ分けすることができる。
【００７８】本発明の第４の実施の形態を図７により説
明する。図７は、図５で示したグループ単位でのレジス
タウィンドの割り当て方法を示すものであって、スレッ
ド終了時に解放されたレジスタウィンドの割り当て直し
た状態を示す。
明する。図７は、図５で示したグループ単位でのレジス
タウィンドの割り当て方法を示すものであって、スレッ
ド終了時に解放されたレジスタウィンドの割り当て直し
た状態を示す。
【００７９】図７において、レジスタウィンド９０２は
グループ９０２−０からグループ９０２−３までの４つ
のグループに分けられている。またコンテクスト０〜３
に、それぞれスピル（ｓｐｉｌｌ）カウンタ９０１を有
し、各コンテクストに、レジスタウィンドが不足してメ
モリ領域への一時待避が行われた回数を測定しておく。
グループ９０２−０からグループ９０２−３までの４つ
のグループに分けられている。またコンテクスト０〜３
に、それぞれスピル（ｓｐｉｌｌ）カウンタ９０１を有
し、各コンテクストに、レジスタウィンドが不足してメ
モリ領域への一時待避が行われた回数を測定しておく。
【００８０】動作状態にあったスレッドが終了し、レジ
スタウィンドのグループが解放されるときに、動作が続
行しているコンテクストのスピル（ｓｐｉｌｌ）カウン
ト値をもとにして、レジスタウィンドが不足がちなコン
テクストに、解放されたグループを追加して割り当て
る。
スタウィンドのグループが解放されるときに、動作が続
行しているコンテクストのスピル（ｓｐｉｌｌ）カウン
ト値をもとにして、レジスタウィンドが不足がちなコン
テクストに、解放されたグループを追加して割り当て
る。
【００８１】図７では、グループ３が割り当てられてい
たコンテクスト３のスレッドが終了したとき、コンテク
スト２のスピルカウンタの値が大きいので、これにグル
ープ３を追加して割り当て、図７（Ｃ）に示す如く、コ
ンテクスト２にグループ２と３を割り当てるものであ
る。このようにしてスピルによるメモリアクセスの回数
の多いものにレジスタウィンドを追加割り当てし、スピ
ルによるメモリアクセス回数の減少をはかることができ
る。
たコンテクスト３のスレッドが終了したとき、コンテク
スト２のスピルカウンタの値が大きいので、これにグル
ープ３を追加して割り当て、図７（Ｃ）に示す如く、コ
ンテクスト２にグループ２と３を割り当てるものであ
る。このようにしてスピルによるメモリアクセスの回数
の多いものにレジスタウィンドを追加割り当てし、スピ
ルによるメモリアクセス回数の減少をはかることができ
る。
【００８２】ところで前記図５〜図７の説明では、レジ
スタファイルを複数のレジスタウィンド構成されるグル
ープに等分し、スレッド生成／終了時にグループの割り
当てを変更する場合について説明した。しかしレジスタ
ウィンドの割り当てを細かい粒度のウィンド単位で行う
例について次に説明する。動作スレッドの状態に応じて
より細かい粒度でレジスタウィンドの割り当てを変化さ
せるため、制御は複雑になるが、より効率的なレジスタ
ウィンドの利用が可能である。
スタファイルを複数のレジスタウィンド構成されるグル
ープに等分し、スレッド生成／終了時にグループの割り
当てを変更する場合について説明した。しかしレジスタ
ウィンドの割り当てを細かい粒度のウィンド単位で行う
例について次に説明する。動作スレッドの状態に応じて
より細かい粒度でレジスタウィンドの割り当てを変化さ
せるため、制御は複雑になるが、より効率的なレジスタ
ウィンドの利用が可能である。
【００８３】本発明の第５の実施の形態を図８により説
明する。図８は、レジスタウィンド単位でのレジスタウ
ィンド割り当て方法を示すもので、レジスタ不足による
メモリ領域への一時待避の発生回数に基づいた動的レジ
スタウィンド割り当て状態を示す。
明する。図８は、レジスタウィンド単位でのレジスタウ
ィンド割り当て方法を示すもので、レジスタ不足による
メモリ領域への一時待避の発生回数に基づいた動的レジ
スタウィンド割り当て状態を示す。
【００８４】図８においては、コンテクスト０〜３に、
それぞれスピルカウンタ１００１を有し、各コンテクス
トに、レジスタウィンドが不足しメモリ領域へ一時待避
が行われた回数を測定する。図８（Ａ）に示す状態で
は、コンテクスト０ではメモリ領域へ一時待避が行われ
た回数が１００回、コンテクスト１では１０回、コンテ
クスト２では１０回であったことを示している。
それぞれスピルカウンタ１００１を有し、各コンテクス
トに、レジスタウィンドが不足しメモリ領域へ一時待避
が行われた回数を測定する。図８（Ａ）に示す状態で
は、コンテクスト０ではメモリ領域へ一時待避が行われ
た回数が１００回、コンテクスト１では１０回、コンテ
クスト２では１０回であったことを示している。
【００８５】図８では一定期間中のスピルカウンタの値
がコンテクスト１よりも極端に大きいコンテクスト０に
対して、ウィンエンドに相当するレジスタウィンド１０
０２−１に隣接する、レジスタウィンド１００２−２を
該当スレッド（コンテクスト０）に割り当て直してい
る。なお極端に大きいとは、例えば差の値があらかじめ
決めた閾値を越えた場合等で決める。
がコンテクスト１よりも極端に大きいコンテクスト０に
対して、ウィンエンドに相当するレジスタウィンド１０
０２−１に隣接する、レジスタウィンド１００２−２を
該当スレッド（コンテクスト０）に割り当て直してい
る。なお極端に大きいとは、例えば差の値があらかじめ
決めた閾値を越えた場合等で決める。
【００８６】レジスタウィンドのコンシステンシを保つ
ため、つまり一貫性を保つため、レジスタウィンドのコ
ンテクスト割り当ての変更は、当該コンテクストのＣＷ
Ｐがレジスタウィンド１００２−１にある時点、つまり
ＣＷＰがそのコンテクストに割り当てられたレジスタウ
ィンドの最右端にある時点に行う。このようにして図８
（Ｂ）の割り当て状態を図８（Ｃ）に示す割り当て状態
にすることができ、効率的なレジスタウィンドの利用が
可能となる。
ため、つまり一貫性を保つため、レジスタウィンドのコ
ンテクスト割り当ての変更は、当該コンテクストのＣＷ
Ｐがレジスタウィンド１００２−１にある時点、つまり
ＣＷＰがそのコンテクストに割り当てられたレジスタウ
ィンドの最右端にある時点に行う。このようにして図８
（Ｂ）の割り当て状態を図８（Ｃ）に示す割り当て状態
にすることができ、効率的なレジスタウィンドの利用が
可能となる。
【００８７】本発明の第６の実施の形態を図９により説
明する。図９は、レジスタウィンド単位でのレジスタウ
ィンド割り当て方法を示すもので、レジスタウィンドの
利用頻度に基づいた動的レジスタウィンド割り当て状態
を示す。
明する。図９は、レジスタウィンド単位でのレジスタウ
ィンド割り当て方法を示すもので、レジスタウィンドの
利用頻度に基づいた動的レジスタウィンド割り当て状態
を示す。
【００８８】図９においては、レジスタウィンドごとに
アクセスカウンタ１１０１を有し、各レジスタウィンド
が一定期間中に該当コンテクストからアクセスされた回
数を測定する。図９（Ａ）ではレジスタウィンド１１０
２−０、１１０２−１がコンテクスト０（図示省略）に
割り当てられ、レジスタウィンド１１０２−２〜１１０
２−９がコンテクスト１（図示省略）に割り当てられ、
レジスタウィンド１１０２−１０〜１１０２−１５がコ
ンテクスト２（図示省略）に割り当てられた例を示す。
アクセスカウンタ１１０１を有し、各レジスタウィンド
が一定期間中に該当コンテクストからアクセスされた回
数を測定する。図９（Ａ）ではレジスタウィンド１１０
２−０、１１０２−１がコンテクスト０（図示省略）に
割り当てられ、レジスタウィンド１１０２−２〜１１０
２−９がコンテクスト１（図示省略）に割り当てられ、
レジスタウィンド１１０２−１０〜１１０２−１５がコ
ンテクスト２（図示省略）に割り当てられた例を示す。
【００８９】ＣＷＰがＷＩＮＥＮＤに相当するレジスタ
ウィンド１１０２−１にある時点でコンテクスト０（図
示省略）のレジスタが不足した場合、コンテクスト１
（図示省略）に割り当てられている隣接するレジスタウ
ィンド１１０２−２のアクセスカウンタをチェックし、
利用回数が低ければ（この場合はアクセスカウント値は
０）、このレジスタウィンド１１０２−２を、図９
（Ｂ）に示す如く、レジスタウィンド１１０２−０、１
１０２−１と同じ該当コンテクスト０（図示省略）に割
り当て直す。
ウィンド１１０２−１にある時点でコンテクスト０（図
示省略）のレジスタが不足した場合、コンテクスト１
（図示省略）に割り当てられている隣接するレジスタウ
ィンド１１０２−２のアクセスカウンタをチェックし、
利用回数が低ければ（この場合はアクセスカウント値は
０）、このレジスタウィンド１１０２−２を、図９
（Ｂ）に示す如く、レジスタウィンド１１０２−０、１
１０２−１と同じ該当コンテクスト０（図示省略）に割
り当て直す。
【００９０】図１０により、動的にレジスタウィンド割
り当てを変更する際の制御について説明する。割り当て
を変更するとき、レジスタウィンドのコンシステンシを
保つために、レジスタウィンドを増やしたいコンテクス
トのＣＷＰがＷＩＮＥＮＤの位置を指す場合にのみコン
テクスト割り当ての変更を行う。この変更は図１に示す
対応処理手段がハードで行う。
り当てを変更する際の制御について説明する。割り当て
を変更するとき、レジスタウィンドのコンシステンシを
保つために、レジスタウィンドを増やしたいコンテクス
トのＣＷＰがＷＩＮＥＮＤの位置を指す場合にのみコン
テクスト割り当ての変更を行う。この変更は図１に示す
対応処理手段がハードで行う。
【００９１】Ｓ１５．レジスタウィンドの割り当てを増
やしたいコンテクストが存在したとき、そのコンテクス
トのＣＷＰがＷＩＮＥＮＤと等しいか否か判別する。
やしたいコンテクストが存在したとき、そのコンテクス
トのＣＷＰがＷＩＮＥＮＤと等しいか否か判別する。
【００９２】Ｓ１６．ＣＷＰとＷＩＮＥＮＤが等しい場
合には、ＣＷＰ（該当コンテクストのＷＩＮＥＮＤ）の
右隣に隣接するレジスタウィンドはコンテクストに割り
当てられているか否かをチェックする。具体的には、他
コンテクストのＷＩＮＳＴＡＲＴレジスタと比較して一
致しなければ割り当てられていないことがわかる。
合には、ＣＷＰ（該当コンテクストのＷＩＮＥＮＤ）の
右隣に隣接するレジスタウィンドはコンテクストに割り
当てられているか否かをチェックする。具体的には、他
コンテクストのＷＩＮＳＴＡＲＴレジスタと比較して一
致しなければ割り当てられていないことがわかる。
【００９３】Ｓ１７．隣接するレジスタウィンドが既に
他コンテクストに割り当てられている場合には、隣接す
るコンテクストのＷＩＮＳＴＡＲＴは論理レジスタに対
応ずみか（ＣＬＥＡＮでないか）否かチェックする。
他コンテクストに割り当てられている場合には、隣接す
るコンテクストのＷＩＮＳＴＡＲＴは論理レジスタに対
応ずみか（ＣＬＥＡＮでないか）否かチェックする。
【００９４】Ｓ１８．対応ずみであれば、ＣＬＥＡＮで
ないつまり有意義な値が存在するので、隣接するコンテ
クストのＣＡＮＳＡＶＥは０か否かチェックする。
ないつまり有意義な値が存在するので、隣接するコンテ
クストのＣＡＮＳＡＶＥは０か否かチェックする。
【００９５】Ｓ１９．０でなければ割り当てを減らす隣
接するコンテクストのレジスタウィンドのうちＣＬＥＡ
Ｎなレジスタウィンドを右（ＷＩＮＥＮＤ）から探索
し、該当レジスタウィンドの値をコピーする。
接するコンテクストのレジスタウィンドのうちＣＬＥＡ
Ｎなレジスタウィンドを右（ＷＩＮＥＮＤ）から探索
し、該当レジスタウィンドの値をコピーする。
【００９６】Ｓ２０．それから割り当てを減らす隣接す
るコンテクストのＣＡＮＳＡＶＥを１つ減らし、ＷＩＮ
ＳＴＡＲＴを１つ右にずらす。また前記Ｓ１７において
対応ずみでない（ＣＬＥＡＮな状態の場合）も、同様な
処理が行われる。
るコンテクストのＣＡＮＳＡＶＥを１つ減らし、ＷＩＮ
ＳＴＡＲＴを１つ右にずらす。また前記Ｓ１７において
対応ずみでない（ＣＬＥＡＮな状態の場合）も、同様な
処理が行われる。
【００９７】Ｓ２１．それから右隣に隣接するレジスタ
ウィンドを該当コンテクストに追加する。そして該当コ
ンテクストのＣＡＮＳＡＶＥを１つ増やしＷＩＮＥＮＤ
を１つ右にずらす。前記Ｓ１６において割り当てられて
いない場合も同様な処理が行われる。
ウィンドを該当コンテクストに追加する。そして該当コ
ンテクストのＣＡＮＳＡＶＥを１つ増やしＷＩＮＥＮＤ
を１つ右にずらす。前記Ｓ１６において割り当てられて
いない場合も同様な処理が行われる。
【００９８】Ｓ２２．前記Ｓ１５においてＣＷＰとＣＩ
ＮＥＮＤが等しくない場合はレジスタウィンドの割り当
ては変更しない。また前記Ｓ１８において隣接するコン
テクストのＣＡＮＳＡＶＥが０の場合は、レジスタウィ
ンドが全部使用されている状態であるので、レジスタウ
ィンドの割り当ては変更しない。
ＮＥＮＤが等しくない場合はレジスタウィンドの割り当
ては変更しない。また前記Ｓ１８において隣接するコン
テクストのＣＡＮＳＡＶＥが０の場合は、レジスタウィ
ンドが全部使用されている状態であるので、レジスタウ
ィンドの割り当ては変更しない。
【００９９】本発明によれば複数スレッドが同時に実行
されるマルチスレッドプロセッサにおいて、レジスタウ
ィンド構成のレジスタファイルを複数コンテクストで共
有することでレジスタファイルの容量を抑えると共に、
各コンテクストの状態に応じて適当な数のレジスタウィ
ンドを割り当てることでレジスタウィンドを有効利用
し、高性能の動作が実現される。
されるマルチスレッドプロセッサにおいて、レジスタウ
ィンド構成のレジスタファイルを複数コンテクストで共
有することでレジスタファイルの容量を抑えると共に、
各コンテクストの状態に応じて適当な数のレジスタウィ
ンドを割り当てることでレジスタウィンドを有効利用
し、高性能の動作が実現される。
【０１００】
【発明の効果】本発明により下記の効果を奏することが
できる。
できる。
【０１０１】（１）レジスタファイル全体を複数のスレ
ッドで共有し、各スレッド毎に割り当てられるレジスタ
ファイルの、ウィンドスタート位置とウィンドエンド位
置を記入する特殊レジスタを設け、各スレッドに連続し
た物理レジスタを割り当てるので、レジスタファイルの
容量を抑制しつつ、高性能の処理を遂行することができ
る。
ッドで共有し、各スレッド毎に割り当てられるレジスタ
ファイルの、ウィンドスタート位置とウィンドエンド位
置を記入する特殊レジスタを設け、各スレッドに連続し
た物理レジスタを割り当てるので、レジスタファイルの
容量を抑制しつつ、高性能の処理を遂行することができ
る。
【０１０２】（２）レジスタファイルを同時実行可能な
スレッド数で複数のグループに分割するとともに、動作
状態にあるコンテクストにこの分割したグループを割り
当てることにより、割り当て直すときのオーバヘッドが
軽くなるので、レジスタファイルの容量を抑制しつつ高
性能の処理を遂行することができる。
スレッド数で複数のグループに分割するとともに、動作
状態にあるコンテクストにこの分割したグループを割り
当てることにより、割り当て直すときのオーバヘッドが
軽くなるので、レジスタファイルの容量を抑制しつつ高
性能の処理を遂行することができる。
【０１０３】（３）動作スレッドの実行状態に応じて、
コンテクスト割り当てをレジスタウィンド単位で動的に
変更するので、動作スレッドの実行状態に応じて、細か
い粒度のレジスタウィンド／物理レジスタ単位で、動的
にコンテクスト割り当てを変更することが可能となり、
処理の実態に対応した細かい粒度での割り当てを行うこ
とが可能となり、これまたレジスタファイルの容量を抑
制しつつ高性能の処理を遂行することができる。
コンテクスト割り当てをレジスタウィンド単位で動的に
変更するので、動作スレッドの実行状態に応じて、細か
い粒度のレジスタウィンド／物理レジスタ単位で、動的
にコンテクスト割り当てを変更することが可能となり、
処理の実態に対応した細かい粒度での割り当てを行うこ
とが可能となり、これまたレジスタファイルの容量を抑
制しつつ高性能の処理を遂行することができる。
【０１０４】（４）各グループ毎あるいは各レジスタウ
ィンド毎にアクセス回数を示すアクセスカウンタを設
け、アクセス回数の少ないグループ又はレジスタウィン
ドを、より多くのグループ又はレジスタウィンドを必要
としているコンテクストに割り当てることができ、割り
当てのときのオーバヘッドを軽くするとともにレジスタ
ファイルの容量を抑制し、高性能の処理を遂行できる。
ィンド毎にアクセス回数を示すアクセスカウンタを設
け、アクセス回数の少ないグループ又はレジスタウィン
ドを、より多くのグループ又はレジスタウィンドを必要
としているコンテクストに割り当てることができ、割り
当てのときのオーバヘッドを軽くするとともにレジスタ
ファイルの容量を抑制し、高性能の処理を遂行できる。
【０１０５】（５）レジスタウィンドが不足した際に発
生するメモリ領域への一時待避が行われた回数を測定す
るｓｐｉｌｌカウンタを各コンテクスト毎に設け、その
一時待避の発生頻度が高いコンテクストに、低いものよ
りも多くのレジスタウィンドを割り当てるので、メモリ
領域への一時待避の発生頻度の高いコンテクストに、低
いものより多くのレジスタウィンドを動的に割り当てる
ことができ、メモリ領域への一時待避の発生頻度を抑制
できるので、レジスタファイルの容量を抑制し、高性能
の処理を遂行できる。
生するメモリ領域への一時待避が行われた回数を測定す
るｓｐｉｌｌカウンタを各コンテクスト毎に設け、その
一時待避の発生頻度が高いコンテクストに、低いものよ
りも多くのレジスタウィンドを割り当てるので、メモリ
領域への一時待避の発生頻度の高いコンテクストに、低
いものより多くのレジスタウィンドを動的に割り当てる
ことができ、メモリ領域への一時待避の発生頻度を抑制
できるので、レジスタファイルの容量を抑制し、高性能
の処理を遂行できる。
【図１】本発明の第一の実施の形態である。
【図２】本発明の複数スレッドで共有するレジスタファ
イル制御状態説明図である。
イル制御状態説明図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態の動作説明図であ
る。
る。
【図４】本発明の第一の実施の形態において、既に論理
レジスタと対応づけられているレジスタウィンドに参照
を戻す場合の動作説明図である。
レジスタと対応づけられているレジスタウィンドに参照
を戻す場合の動作説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態であって、レジスタ
ファイルをコンテクスト数のグループに分割して割り当
てて制御を行う場合の説明図である。
ファイルをコンテクスト数のグループに分割して割り当
てて制御を行う場合の説明図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態であって、レジスタ
ウィンドのグループの利用頻度にもとづいてスレッド生
成時のレジスタウィンド割り当てを行う場合の説明図で
ある。
ウィンドのグループの利用頻度にもとづいてスレッド生
成時のレジスタウィンド割り当てを行う場合の説明図で
ある。
【図７】本発明の第４の実施の形態であって、スレッド
終了時に解放されたレジスタウィンドの割り当て直しの
場合の説明図である。
終了時に解放されたレジスタウィンドの割り当て直しの
場合の説明図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態であって、レジスタ
不足によるメモリ領域への一時待避の発生回数にもとづ
いた動的レジスタウィンド割り当てを行う場合の説明図
である。
不足によるメモリ領域への一時待避の発生回数にもとづ
いた動的レジスタウィンド割り当てを行う場合の説明図
である。
【図９】本発明の第６の実施の形態であって、レジスタ
ウィンドの利用頻度にもとづいた動的レジスタウィンド
割り当てを行う場合の説明図である。
ウィンドの利用頻度にもとづいた動的レジスタウィンド
割り当てを行う場合の説明図である。
【図１０】図８、９に示す、動的にレジスタウィンド割
り当てを変更する場合の制御例である。
り当てを変更する場合の制御例である。
【図１１】レジスタウィンドの概念図である。
【図１２】従来のマルチスレッドプロセッサにおける複
数コンテクスト固有レジスタファイルの概念図である。
数コンテクスト固有レジスタファイルの概念図である。
３００ マルチスレッドプロセッサ
３０１ レジスタファイル
３０２−０〜３０２−１５ レジスタウィンド
３０３−０〜３０３−３ 論理レジスタセット
３０４−０〜３０４−３ プログラムカウンタ
３０５ 命令読出部
３０６−０〜３０６−３ 命令バッファ
３０７ 命令解読部
３０８ 命令発行部
３０９ 命令実行部
３２１−０〜３２１−２ 対応処理手段
Claims (5)
- 【請求項１】複数のスレッドを同時に実行するマルチス
レッドプロセッサで、且つ論理レジスタより多数の物理
レジスタからなるレジスタウィンド構成のレジスタファ
イルを備えるプロセッサにおいて、 レジスタファイル全体を複数のスレッドで共有し、各ス
レッド毎に割り当てられるレジスタファイルの、ウィン
ドスタート位置とウィンドエンド位置を記入する特殊レ
ジスタを設け、各スレッドに連続した物理レジスタを割
り当てることを特徴とする共有レジスタファイル制御方
式。 - 【請求項２】請求項１の共有レジスタファイル制御方式
において、 マルチスレッドプロセッサで同時実行可能なスレッド数
で前記レジスタファイルを複数のグループに分割し、 コンテクストの動作状態を示す特殊レジスタを設け、 動作状態にあるコンテクストに、前記分割されたグルー
プを割り当てることを特徴とする共有レジスタファイル
制御方式。 - 【請求項３】請求項１の共有レジスタファイル制御方式
において、 動作スレッドの実行状態に応じて、コンテクスト割り当
てをレジスタウィンド単位で動的に変更することを特徴
とする共有レジスタファイル制御方式。 - 【請求項４】請求項２又は請求項３の共有レジスタファ
イル制御方式において、 各グループ毎あるいは各レジスタウィンド毎にアクセス
回数を示すアクセスカウンタを設け、アクセス回数の少
ないグループ又はレジスタウィンドを、より多くのグル
ープ又はレジスタウィンドを必要としているコンテクス
トに割り当てることを特徴とする共有レジスタファイル
制御方式。 - 【請求項５】請求項２又は請求項３の共有レジスタ制御
方式において、 レジスタウィンドが不足した際に発生するメモリ領域へ
の一時待避が行われた回数を測定するｓｐｉｌｌカウン
タを各コンテクスト毎に設け、その一時待避の発生頻度
が高いコンテクストに、低いものよりも多くのレジスタ
ウィンドを割り当てることを特徴とする共有レジスタフ
ァイル制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040899A JP3727887B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | マルチスレッドプロセッサにおける共有レジスタファイル制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002040899A JP3727887B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | マルチスレッドプロセッサにおける共有レジスタファイル制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003241961A true JP2003241961A (ja) | 2003-08-29 |
| JP3727887B2 JP3727887B2 (ja) | 2005-12-21 |
Family
ID=27781447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002040899A Expired - Fee Related JP3727887B2 (ja) | 2002-02-19 | 2002-02-19 | マルチスレッドプロセッサにおける共有レジスタファイル制御方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3727887B2 (ja) |
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| KR20170132907A (ko) * | 2012-06-15 | 2017-12-04 | 인텔 코포레이션 | 메모리로부터 순차적으로 판독하는 load들을 구성하는 메모리 일관성 모델에서 비순차 load들을 갖는 세마포어 방법 및 시스템 |
| US10592300B2 (en) | 2012-06-15 | 2020-03-17 | Intel Corporation | Method and system for implementing recovery from speculative forwarding miss-predictions/errors resulting from load store reordering and optimization |
| US10643162B2 (en) | 2015-03-30 | 2020-05-05 | Fujitsu Limited | Method, apparatus, and storage medium |
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|---|---|---|---|---|
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| WO2013188460A2 (en) | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Soft Machines, Inc. | A virtual load store queue having a dynamic dispatch window with a distributed structure |
| TWI599879B (zh) | 2012-06-15 | 2017-09-21 | 英特爾股份有限公司 | 在處理器中之免消歧義失序載入儲存佇列方法和微處理器 |
| WO2013188306A1 (en) | 2012-06-15 | 2013-12-19 | Soft Machines, Inc. | Reordered speculative instruction sequences with a disambiguation-free out of order load store queue |
| KR101996351B1 (ko) | 2012-06-15 | 2019-07-05 | 인텔 코포레이션 | 통합된 구조를 갖는 동적 디스패치 윈도우를 가지는 가상 load store 큐 |
| US10635602B2 (en) | 2017-11-14 | 2020-04-28 | International Business Machines Corporation | Address translation prior to receiving a storage reference using the address to be translated |
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