JP2004516544A - 信号処理装置および信号処理結果を複数のレジスタに供給する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、信号処理装置および信号処理結果を異なるレジスタファイルに配置された複数のレジスタに供給する方法に関し、複数の異なるレジスタファイルは、前記命令ワードの対応する指示に基づいて選択され、レジスタアドレスは前記選択レジスタファイルに供給される。それによって、結果値は、単一プロセッササイクルで複数のレジスタにブロードキャストできるが、異なるレジスタファイル間のコピー動作は除去される。同じ論理レジスタアドレスを有する物理レジスタは異なるレジスタファイルに備えられているので、ブロードキャストは、重なるレジスタアドレス空間を介してこのように実行される。

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の前文に規定されているようなデータ固定命令符号化を使用する大きな命令ワードを有するディジタル信号プロセッサのような信号処理装置に関するものである。さらに、本発明は、請求項８の前文に規定されるような信号処理結果を複数のレジスタに供給する方法に関するものである。
【０００２】
移動無線およびインターネットの応用は最近著しく普及した。ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）は、移動局およびモデムに最適化された。一方、増加された注目は、基地局、交換局、インターネットサービスプロバイダーのためのモデムサーバおよび遠隔アクセスサーバのようなインフラストラクチャ装置に向けられ、通信ネットワークの少数の構成要素だけに言及した。増加された加入者密度に対応するために、ネットワーク内の増加された接続数を管理できる新しいＤＳＰが開発されねばならなく、それによって第３代の移動通信応用（ＵＭＴＳ）に十分な処理資源を提供し、オーディオ応用（例えば圧縮オーディオ）を要求する。
【０００３】
高性能ＤＳＰの開発では、焦点は処理能力の増加に向けられた。これは、より高いプロセッサクロック速度を提供するか、あるいは他の機能装置（すなわち、並列化）を付加するかのいずれかによって行われた。この後者の方式は、プログラム部内の複数の部分タスクの並列処理に基づいていて、いわゆる「超長命令ワード」（ＶＬＩＷ）を使用することによって行われる。このＶＬＩＷ概念は、同じチップ上にいくつかの機能装置を集積することによって行うことができ、それによって超長命令ワードによって制御される強力な処理機械を得る。このような並列命令ワードは、個別処理装置の個別命令を含む。このような方式の要求は、アルゴリズムをこのアーキテクチャ上で並列に実行できる部分タスクに分割することにある。これらの部分タスクは、処理タイミングの綿密な考察の下で個別の機能装置に配分され、それによって各装置の一定のデューティ速度を得る。この目的は、インテリジェントコンパイラによって実行されてもよいいわゆるスケジューリングによって遂げられる。
【０００４】
機能装置の処理から得られる結果は、機能装置に割り当てられ、論理アドレス、例えば結果レジスタインデックスによってアドレス指定できる複数の物理レジスタを含むそれぞれのレジスタファイルに記憶されてもよい。
【０００５】
様々な公知のプロセッサは、異なる物理レジスタファイルに同じ論理レジスタアドレスを有する異なる物理レジスタを使用する。これらは、単一論理レジスタファイルを有するＶＬＩＷプロセッサの実装を容易にするために使用される。実際は、これは、あらゆる変数が各物理レジスタファイルの１つのレジスタに書き込まれる。それによって、ブロードキャスト機能は、単一マルチポートレジスタファイルのタイミング問題を処理するためにハードウェアで得ることができる。
【０００６】
他のプロセッサタイプでは、分割レジスタファイルおよびブロードキャストが提案された。この場合、ブロードキャスト機能の実装は、アーキテクチャが、異なるレジスタファイル書き込みポートが結果を引き出すために異なる結果、あるいは等しい結果のいずれかを選択できるデータパスを可能にする時間固定パラダイムに基づいているので、安価である。しかし、このような機能は、プロセッサシーケンサによって供給されるデータパス制御情報をバッファリングするのに複雑なハードウェアを必要とするデータ固定命令符号化において可能でない。
【０００７】
クラスタＶＬＩＷプロセッサは、変数を記憶するために複数のレジスタファイルを利用する。これらのレジスタファイルは、コンパイラおよび／またはアセンブリ言語プログラマに論理的に明らかである。しばしば、機能装置は、そのオペランドを読み出すか、あるいはこれらのレジスタファイルのサブセットにその結果だけを書き込むことができる。したがって、特定の機能装置によって必要とされる変数は、この特定の機能装置によって直接アクセスできないレジスタファイルにあってもよい。このような場合、変数のコピーは、アクセスできるレジスタファイルに書き込まなければならない。このようなコピー動作によって発生されるオーバーヘッドを減らすために、ブロードキャスト技術は、同じサイクルで特定の機能装置からの結果を複数のレジスタファイルに書き込むようにいくつかのプロセッサで実装された。レジスタファイル書き込みポートが読み取り動作のために機能装置出力ポートが取り付けられる複数の結果バスの中の１つを選択できるようにプロセッサデータパスが構成される限り、このようなブロードキャスト機能は、容易に実行できる。しかし、データ固定プロセッサでは、このようなデータパス構成は、既に上記に述べたバッファ要求により高価である。その代わりに、機能装置の出力ポートは、書き込み動作を実行するためにレジスタファイル書き込みポートが取り付けられる複数の結果バスの中の１つを選択しなければならない。したがって、ブロードキャスト機能の装備は、プロセッサのコストの望ましくない増加をもたらす。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、それによって実装コストが低く保持できる信号処理装置およびブロードキャスト方法を提供することにある。
【０００９】
この目的は、請求項１に規定されるような信号処理装置によって遂げられる。さらに、この目的は、請求項８に規定されているような信号処理結果を複数のレジスタに供給する方法によって遂げられる。
【００１０】
したがって、安価なブロードキャスト形式は、異なるレジスタファイルに同じ論理レジスタアドレスを有する若干の物理レジスタを使用することによって実装できる。このように、ファイルの一部の論理レジスタアドレス範囲が他のファイルの論理レジスタアドレス範囲と重なるレジスタファイルが配置される。レジスタ割り当て手段が少なくとも２つのレジスタファイルを選択し、レジスタアドレスを選択レジスタファイルに供給するという事実により、レジスタファイル間のコピー動作を除去できる。機能装置の結果は、単一プロセッササイクルで異なるレジスタファイルの複数のレジスタにブロードキャストできる。実際、ブロードキャストはレジスタアドレス空間を重ねることによって実行される。
【００１１】
有利な開発によれば、機能装置は、対応する指示をレジスタ割り当て手段に供給するように構成されてもよい。したがって、レジスタ割り当て手段は、受信指示に応じて所定のレジスタファイルのスイッチング機能を実行する。
【００１２】
この対応する指示は、結果が前記選択レジスタファイルのレジスタアドレスに書き込まれるべきであることを示す情報であってもよく、あるいは選択レジスタファイルのマルチキャスト、あるいはブロードキャストレジスタを指す結果レジスタファイルであってもよい。それによって、命令ワードは、ブロードキャスト、あるいはマルチキャスト機能を示す対応する制御、あるいはフラグ情報を含んでもよいし、あるいは選択レジスタファイルのマルチキャスト、あるいはブロードキャストレジスタを示す特定の結果レジスタアドレスを含んでもよいかの、いずれかである。
【００１３】
他の有利な開発によれば、レジスタ割り当て手段は、対応する指示に応じて結果およびレジスタアドレスを選択レジスタファイルに多重分離する多重分離手段を含んでもよい。この場合、ブロードキャスト機能の安価な実行は、機能装置の出力にそれぞれの多重分離器を付加することによって単に行うことができる。
【００１４】
信号処理装置は、データ固定命令符号化を使用する分割レジスタファイルを有する任意の種類のＶＬＩＷプロセッサであってもよい。さらに、機能装置は、レジスタファイルが割り当てられる複数の機能装置を含む機能装置クラスタであってもよい。
【００１５】
下記において、本発明の好ましい実施形態は添付図面を参照して説明される。
【００１６】
好ましい実施形態は、次にデータ固定符号化を使用する分割レジスタファイルを有するデータ固定ＶＬＩＷプロセッサのデータパスに基づいて説明される。
【００１７】
図１は、本発明の好ましい実施形態の基礎になるブロードキャスト原理の基本ブロック図を示す。図１によれば、それぞれの機能装置の命令ワードから得られた論理レジスタアドレスおよび機能装置から得られた結果データは、結果データおよび論理レジスタアドレス、あるいは論理レジスタアドレスから得られたレジスタアドレスを特定のレジスタ、あるいはレジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎの中の複数の特定のレジスタに供給するように構成される、レジスタファイル割り当て装置ＲＡに供給される。レジスタファイル割り当て装置ＲＡの選択、あるいはスイッチング動作は、論理レジスタアドレス、あるいは論理レジスタアドレスから得られた制御情報もしくは対応する命令ワードに応じて実行される。したがって、レジスタファイル割り当て装置ＲＡは、結果データおよび論理レジスタアドレスの所望の分配を得るように、多重分離器、制御可能なスイッチング機能、あるいはいかなる論理回路によって実行されてもよい。
【００１８】
図２は、ｎ個のレジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎおよびｎ個の機能装置クラスタＵＣ１〜ＵＣｎの一般的な場合の本発明によるブロードキャスト機能、あるいはマルチキャスト機能を行うのに必要とされる一般的な構成要素の主ブロック図を示す。図２によれば、幅ｉを有し、結果インデックスＲＩを含む命令ワードは、機能装置クラスタＵＣ１〜ＵＣｎに供給される。既に述べられているように、命令ワードは、レジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎから得られたそれぞれの変数に基づいて機能装置クラスタＵＣ１〜ＵＣｎのそれぞれによって並列に実行される部分タスクのためのそれぞれの命令を含む。機能装置クラスタＵＣ１〜ＵＣｎから得られた結果データＤ１〜Ｄｎは、命令ワードに含まれる、あるいは命令ワードから得られる結果インデックスＲＩから得られるそれぞれの結果インデックスＲＩ１〜ＲＩｎとともにレジスタファイル割り当て装置ＲＡに供給される。レジスタファイル割り当て装置は、入力値Ｄ１〜ＤｎおよびＲＩ１〜ＲＩｎをそれぞれの出力値ＲＤＲＦ１〜ＲＤＲＦｎおよびＲＲＩＲＦ１〜ＲＲＩＲＦｎとしてそれぞれの分割レジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎに供給するように構成される。レジスタファイル割り当て装置ＬＡの選択機能、あるいはスイッチング機能は、制御情報としてレジスタファイル割り当て装置ＲＡに供給されるレジスタインデックスＲＩ〜ＲＩｎに応じて実行される。
【００１９】
したがって、結果データＤ１〜ＤｎおよびレジスタインデックスＲＩ１〜ＲＩｎのいずれかは、分割レジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎのいずれか、あるいはいくつかのレジスタファイルに分配でき、それによってブロードキャスト機能、あるいはマルチキャスト機能を行う。機能装置クラスタＵＣ１〜ＵＣｎがレジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎのいずれかをアクセスできるように図２に示された信号処理装置が構成されてもよいことに注目する。
【００２０】
図３は、２つの分割レジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎを有する２つの機能装置クラスタＵＣ１およびＵＣ２に対する好ましい実施形態の実装を示し、レジスタファイル割り当て機能は３つの多重分離器ＤＭ１〜ＤＭ３によって行われる。図３によれば、レジスタファイルＲＦ１およびＲＦ２への変数のブロードキャストは、結果をその出力の中の複数の出力に転送できる機能装置クラスタＵＣ１およびＵＣ２の出力で多重分離器を使用することによって単に行われる。命令ワードでは、単一結果レジスタアドレス（結果インデックス）は変数に対して指定される。グローバル論理レジスタアドレスマップにおいて、このアドレスが異なるレジスタファイルのマルチキャストレジスタ、あるいはブロードキャストレジスタを示す場合、それぞれの多重分離器の対応する複数の出力は、対応する論理ＯＲゲートを介してこれらのレジスタの結果バスに接続される。この結果バスは、次に変数をその正確な宛先に伝達される。変数あるいは結果データとともに、結果レジスタインデックスＲＲＩは、結果バスを介して結果データが書き込まれる所望の物理レジスタをアドレス指定するために使用されるそれぞれのレジスタファイルＲＦ１および／またはＲＦ２に供給される。
【００２１】
図３に示された場合、第１の機能装置クラスタＵＣ１は、２つの変数を第１のレジスタファイルＲＦ１から受け取り、１つの結果を第１の多重分離器ＤＭ１に供給するように構成される。第２の機能装置クラスタＵＣ２は、３つの変数を第２のレジスタファイルＲＦ２から受け取り、２つの結果をそれぞれの多重分離器ＤＭ２およびＤＭ３に出力するように構成される。機能装置の各々は、結果インデックスＲＩが処理され、多重分離機能を行うように多重分離器ＤＭ１〜ＤＭ３のそれぞれの入力および制御端子に供給されるレジスタ部を含む。結果インデックスＲＩが結果レジスタインデックスＲＲＩと同一であってもよいことに留意すること。一方、結果インデックスＲＩは、ブロードキャスト機能および所望のレジスタファイルを示す付加情報によって結果レジスタインデックスＲＲＩとは異なってもよい。
【００２２】
図４は、本発明の好ましい実施形態で実行されるブロードキャスト機能、あるいはマルチキャスト機能の基本流れ図を示している。ステップＳ１００では、それぞれの機能装置クラスタに供給された命令ワードが読み出される。次に、レジスタアドレス、あるいは結果インデックスは、ステップＳ１０１で命令ワードから決定されるか、あるいは得られる。決定された結果インデックスＲＩに基づき、物理レジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎは、レジスタファイル割り当て機能によって選択される（ステップＳ１０２）。最後に、結果データおよび選択された物理レジスタを示すレジスタアドレスＲＲＩは、選択物理レジスタファイルに供給される（ステップＳ１０３）。それによって、結果が機能装置クラスタＵＣ１〜ＵＣｎの各々に直ちに使用可能であるようにするため、結果のデータがレジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎの異なるレジスタファイルのいくつかの物理レジスタで使用可能である。
【００２３】
本発明がデータ固定命令符号化を使用する分割レジスタファイルを有する任意の種類のＶＬＩＷプロセッサで使用できることに注目する。
【００２４】
本発明によれば、安価なブロードキャストの形式は、異なるレジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎに同じ論理レジスタアドレスを有する若干の物理レジスタを使用することによって実行できる。このように、重なるアドレス範囲を有するレジスタファイルを得ることができる。レジスタアドレスが全てのレジスタファイルの物理レジスタを示す場合、ブロードキャストは、結果がこのレジスタアドレスに書き込まれなければならないことを命令で単に示すことによって実行できる。したがって、ハードウェア（例えば、レジスタファイル割り当て装置ＲＡ）は、結果が同じアドレスを伝達する全物理ロケーションに書き込まれることを保証する。一方、レジスタアドレスだけに全レジスタファイルＲＦ１〜ＲＦｎのサブセットの物理レジスタを指示させることが可能である。このように、マルチキャストが実行できる。
【００２５】
本発明は好ましい実施形態とともに説明されているが、多数の他の代替例、修正および変更は前述の説明によって明らかであることは当業者に明らかである。したがって、ここに示された本発明は、添付された特許請求の範囲内の全てのこのような代替例、修正例、用途および変更例を含むことを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の好ましい実施形態の基礎になるブロードキャスト原理の基本ブロック図である。
【図２】
本発明の好ましい実施形態による信号処理装置の一般的な実装の基本ブロック図である。
【図３】
２つの機能装置クラスタおよび２つのレジスタファイルを含む好ましい実施形態の特定の実装を示している。
【図４】
本発明の好ましい実施形態によるブロードキャスト方法の基本フロー図を示している。

Claims (11)

1. 命令ワードに基づいてディジタルデータを処理する複数の機能装置と、前記機能装置のそれぞれから得られた結果を記憶する複数のレジスタファイルとを含む信号処理装置であって、前記機能装置が、前記機能ワードから得られたレジスタアドレスを使用することによって前記レジスタファイルの所定のレジスタに結果を書き込むように構成されるものにおいて、前記命令ワードが対応する指示を含む場合、前記レジスタファイルの少なくとも２つを選択し、前記選択レジスタファイルを前記選択レジスタファイルに供給するレジスタ割り当て手段を有することを特徴とする信号処理装置。
2. 前記機能装置が、前記対応する指示を前記レジスタ割り当て手段に供給するように構成されることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 前記信号処理装置が、プログラマブルＶＬＩＷプロセッサであり、かつ前記レジスタファイルが、分割レジスタファイルであり、データ固定命令符号化が使用されることを特徴とする請求項１又は２記載の装置。
4. 前記対応する指示が、前記結果が前記選択レジスタファイルの前記レジスタアドレスに書き込まれるべきであることを示す情報であることを特徴とする前述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記対応する指示が、前記選択レジスタファイルのマルチキャスト、又はブロードキャストレジスタを指す結果インデックスであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記レジスタ割り当て手段が、前記対応する指示に応じて前記結果および前記レジスタアドレスを前記選択レジスタファイルに多重分離する多重分離手段を含むことを特徴とする前述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記機能装置が機能装置クラスタであることを特徴とする前述の請求項のいずれか１項に記載の装置。
8. 信号処理装置の異なるレジスタファイルに配置された複数のレジスタに信号処理結果を供給する方法であって、
   （ａ）命令ワードに基づいてレジスタアドレスを決定するステップと、
   （ｂ）前記レジスタアドレスを前記複数のレジスタファイルに供給するステップとを含む方法において、
   （ｃ）前記命令ワードの対応する指示に基づいて前記異なるレジスタファイルを選択し、かつ前記レジスタアドレスを前記選択レジスタファイルに供給するステップを備えることを特徴とする方法。
9. 前記対応する指示が、前記結果が前記選択レジスタファイルの前記レジスタアドレスに書き込まれるべきであることを示す情報であることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記対応する指示が、前記選択レジスタファイルのマルチキャスト、又はブロードキャストレジスタを指す結果インデックスであることを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 前記選択ステップが、前記対応する指示に応じて前記結果および前記レジスタアドレスを前記選択レジスタファイルに多重分離する多重分離ステップを含むことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。

Images