JP6378515B2 - Vliwプロセッサ - Google Patents
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Description
を含む。
第1実施形態について、図面を参照しながら、以下、説明する。
図1は、第1実施形態に係るVLIWプロセッサ1000の概略構成図である。
以上のように構成されたVLIWプロセッサ1000の動作について、以下、図面を参照しながら、説明する。
(1)乗算処理を実行し、乗算結果に対してシフト演算処理を実行する場合(MulShift処理)、
(2)乗算処理を実行し、乗算結果に対して、加算処理を実行する場合(MulAdd処理)、
(3)乗算処理を実行し、乗算結果に対して、シフト演算処理を実行し、シフト演算結果に対して加算処理を実行する場合(MulShiftAdd処理)、および、
(4)シフト演算処理を実行し、シフト演算結果に対して、加算処理を実行する場合(ShiftAdd処理)、
について、説明する。
VLIWプロセッサ1000において、2つの16ビットデータに対して乗算処理を実行し、その乗算結果である32ビットデータを、32ビットシフトする場合(この場合の処理を「MulShift処理」という。)について、説明する。
サイクル0(Cyc0)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、ロード/ストア命令を発行し、第1スロット31のロード/ストアユニット311は、当該ロード/ストア命令に基づいて、第3スロット33の乗算ユニット333による乗算処理(Mul16)に必要な2つの16ビットデータ(ソースオペランド)のうちの1つを、データメモリM2から読み出す。そして、第1スロット31は、読み出した16ビットデータをレジスタファイル部2に出力する。
サイクル1(Cyc1)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、ロード/ストア命令を発行し、第1スロット31のロード/ストアユニット311は、当該ロード/ストア命令に基づいて、第3スロット33の乗算ユニット333による乗算処理(Mul16)に必要な2つの16ビットデータ(ソースオペランド)のうちのもう1つのデータを、データメモリM2から読み出す。そして、第1スロット31は、読み出した16ビットデータをレジスタファイル部2に出力する。
サイクル2(Cyc2)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、乗算命令を発行し、第3スロット33の乗算ユニット333が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、サイクル0、1で、所定のレジスタに格納された乗算処理対象の2つの16ビットデータを、データパスDi31、Di32を介して、第3スロット33に出力する。
サイクル3(Cyc3)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、シフト演算命令を発行し、第3スロット33のシフト演算ユニット334が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、サイクル2で、所定のレジスタに格納されたシフト演算対象の16ビットデータ(乗算結果の下位16ビットデータ)を、データパスDi31を介して、第3スロット33に出力する。
サイクル4(Cyc4)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、読み出し命令を発行し、第2スロット32のステート読み出しユニット323が実行可能な状態となる。ステート読み出しユニット323は、サイクル3でのシフト演算結果の上位16ビットデータを、第2切替部325を介して、16ビットデータDo2として、レジスタファイル部2に出力する。なお、このとき、第2切替部325は、制御信号Ctl2により、ステート読み出しユニット323からの出力を選択し、出力するように制御されている。
次に、VLIWプロセッサ1000において、2つの16ビットデータに対して乗算処理を実行し、その乗算結果である32ビットデータを、他の32ビットデータと加算する場合(この場合の処理を「MulAdd処理」という。)について、図6、図7を用いて説明する。このMulAdd処理の一例として、2つの16ビットデータの乗算結果の累積加算処理がある。このような処理は、画像処理や画像認識処理等において多用される。
サイクル0〜2(Cyc0〜2)の処理は、「1.2.1:MulShift処理」におけるサイクル0〜2の処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。
サイクル3(Cyc3)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、加算命令(AddL命令)を発行し、第3スロット33の加算ユニット331が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、サイクル2で、所定のレジスタに格納した乗算結果の下位16ビットデータを、データパスDi31を介して、第3スロット33に出力する。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、加算される32ビットデータ(例えば、累積加算値(32ビットデータ))の下位16ビットデータを、データパスDi32を介して、第3スロット33に出力する。
サイクル4(Cyc4)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、加算命令(AddH命令)を発行し、第2スロット32の加算ユニット321が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、加算される32ビットデータ(例えば、累積加算値(32ビットデータ))の上位16ビットデータを、データパスDi22を介して、第2スロット32に出力する。
次に、VLIWプロセッサ1000において、2つの16ビットデータに対して乗算処理を実行し、その乗算結果である32ビットデータに対してシフト演算を行い、そのシフト演算結果を、他の32ビットデータと加算する場合(この場合の処理を「MulShiftAdd処理」という。)について、図8、図9を用いて説明する。このMulShiftAdd処理の一例として、2つの16ビットデータの乗算結果データに対して固定小数点位置を合わせた後、累積加算する処理がある。このような処理は、画像処理や画像認識処理等において多用される。
サイクル0〜3(Cyc0〜3)の処理は、「1.2.1:MulShift処理」におけるサイクル0〜3の処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。
サイクル4(Cyc4)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、加算命令(AddL命令)を発行し、第3スロット33の加算ユニット331が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、サイクル3で、所定のレジスタに格納したシフト演算処理結果の下位16ビットデータを、データパスDi31を介して、第3スロット33に出力する。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、加算される32ビットデータ(例えば、累積加算値(32ビットデータ))の下位16ビットデータを、データパスDi32を介して、第3スロット33に出力する。
サイクル5(Cyc5)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、加算命令(AddH命令)を発行し、第2スロット32の加算ユニット321が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、加算される32ビットデータ(例えば、累積加算値(32ビットデータ))の上位16ビットデータを、データパスDi22を介して、第2スロット32に出力する。
次に、VLIWプロセッサ1000において、32ビットデータに対してシフト演算処理を実行し、そのシフト演算処理結果である32ビットデータと、他の32ビットデータと加算する場合(この場合の処理を「ShiftAdd処理」という。)について、図10〜12を用いて説明する。このShiftAdd処理の一例として、固定小数点位置を合わせた累積加算処理がある。このような処理は、画像処理や画像認識処理等において多用される。
サイクル0〜1(Cyc0〜1)の処理は、「1.2.1:MulShift処理」におけるサイクル0〜1の処理と同様であるので、詳細な説明を省略する。
サイクル2(Cyc2)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、シフト演算命令(Shift32命令)を発行し、第3スロット33のシフト演算ユニット334が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、サイクル0、1で、所定のレジスタに格納したシフト演算処理対象の32ビットデータの下位16ビットデータを、データパスDi31を介して、当該データの上位16ビットデータを、データパスDi32を介して、第3スロット33に出力する。
サイクル3(Cyc3)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、加算命令(AddL命令)を発行し、第3スロット33の加算ユニット331が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、サイクル2で、所定のレジスタに格納したシフト演算処理結果の下位16ビットデータを、データパスDi31を介して、第3スロット33に出力する。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、加算される32ビットデータ(例えば、累積加算値(32ビットデータ))の下位16ビットデータを、データパスDi32を介して、第3スロット33に出力する。
サイクル4(Cyc4)において、命令制御部1は、命令実行部3に対して、制御信号Ctl2により、加算命令(AddH命令)を発行し、第2スロット32の加算ユニット321が実行可能な状態となる。また、レジスタファイル部2は、命令制御部1からの制御信号Ctl2に基づいて、加算される32ビットデータ(例えば、累積加算値(32ビットデータ))の上位16ビットデータを、データパスDi22を介して、第2スロット32に出力する。
[他の実施形態]
上記実施形態において、第3スロット33から出力される32ビットデータの上位16ビットデータをステートレジスタ34に出力し、下位16ビットデータをレジスタファイル部2に出力する場合について説明したが、これに限定されることはない。VLIWプロセッサ1000において、例えば、第3スロット33から出力される32ビットデータの下位16ビットデータをステートレジスタ34に出力し、上位16ビットデータをレジスタファイル部2に出力するようにしてもよい。
1 命令制御部
2 レジスタファイル部
3 命令実行部
31 第1スロット
32 第2スロット
33 第3スロット
311 ロード/ストアユニット
321、331 加算ユニット
322、332 論理演算ユニット
323 ステート読み出しユニット
333 乗算ユニット
334 シフト演算ユニット
324 第1切替部
325 第2切替部
335 第3切替部
336 第4切替部
34 ステートレジスタ
Claims (10)
- 複数のレジスタを含むレジスタファイル部と、
第1スロットと、Nビット分(N:自然数)のデータを格納することができるステートレジスタと、を含む命令実行部と、
を備え、
前記第1スロットは、
前記レジスタファイル部からの出力データを入力するためのN×2ビット(N:自然数)の入力ポートと、
前記レジスタファイル部にデータを出力するためのNビットの第1出力ポートと、
前記ステートレジスタにデータを出力するためのNビットの第2出力ポートと、
Nビットデータに対して演算処理を行うことで、2×Nビットデータの出力データを取得する第1スロット用第1拡張演算ユニットと、
を含み、
前記第1スロット用第1拡張演算ユニットにより取得された2×Nビットデータの前記出力データのうちのNビット分のデータを、第1データとして、前記第1出力ポートから前記レジスタファイル部に出力し、
前記第1スロット用第1拡張演算ユニットにより取得された2×Nビットデータの前記出力データのうちの前記第1データを除くNビット分のデータを、第2データとして、前記ステートレジスタに出力し、
前記命令実行部は、
前記レジスタファイル部からの出力データを入力するためのN×2ビット(N:自然数)の入力ポートと、
前記レジスタファイル部にデータを出力するためのNビットの出力ポートと、
Nビットデータに対して処理の演算を行う第2スロット用第1演算ユニットと、
を含む第2スロットをさらに備え、
前記第1スロットは、
前記第1スロットから前記レジスタファイル部に出力され、前記レジスタファイル部により保持されている前記第1データを入力し、
前記ステートレジスタは、
前記第1スロットから出力された前記第2データを、前記第2スロットに出力し、
前記第2スロットは、
前記レジスタファイル部から出力されるデータ、および、前記ステートレジスタから出力されるデータのいずれか一方のデータを選択し、選択したデータを前記第2スロット用第1演算ユニットに入力させる第2スロット用選択部をさらに含み、
前記第1スロットは、Nビットデータに対して処理の演算を行う第1スロット用第1演算ユニットをさらに含み、
前記第1スロット用第1拡張演算ユニットは、2つのNビットデータに対して、乗算処理を行う第1スロット用乗算ユニットであり、
前記第1データは、前記第1スロット用乗算ユニットが乗算処理により取得した2×Nビットデータのうちの下位Nビットのデータであり、
前記第2データは、前記第1スロット用乗算ユニットが乗算処理により取得した2×Nビットデータのうちの上位Nビットのデータであり、
前記第1スロット用第1演算ユニットは、2つのNビットデータに対して、加減算処理を行う第1スロット用加減算ユニットであり、
前記第2スロット用第1演算ユニットは、2つのNビットデータに対して、加減算処理を行う第2スロット用加減算ユニットである、
VLIWプロセッサ。 - 複数のレジスタを含むレジスタファイル部と、
第1スロットと、Nビット分(N:自然数)のデータを格納することができるステートレジスタと、を含む命令実行部と、
を備え、
前記第1スロットは、
前記レジスタファイル部からの出力データを入力するためのN×2ビット(N:自然数)の入力ポートと、
前記レジスタファイル部にデータを出力するためのNビットの第1出力ポートと、
前記ステートレジスタにデータを出力するためのNビットの第2出力ポートと、
Nビットデータに対して演算処理を行うことで、2×Nビットデータの出力データを取得する第1スロット用第1拡張演算ユニットと、
を含み、
前記第1スロット用第1拡張演算ユニットにより取得された2×Nビットデータの前記出力データのうちのNビット分のデータを、第1データとして、前記第1出力ポートから前記レジスタファイル部に出力し、
前記第1スロット用第1拡張演算ユニットにより取得された2×Nビットデータの前記出力データのうちの前記第1データを除くNビット分のデータを、第2データとして、前記ステートレジスタに出力し、
前記命令実行部は、
前記レジスタファイル部からの出力データを入力するためのN×2ビット(N:自然数)の入力ポートと、
前記レジスタファイル部にデータを出力するためのNビットの出力ポートと、
所定のメモリからデータを取得するロード処理、および、前記所定のメモリにデータを格納するストア処理の少なくとも一方の処理を行うロード/ストアユニットと、
を含む第3スロットをさらに含む、
VLIWプロセッサ。 - 前記第1スロットは、
前記第1スロットから前記ステートレジスタに出力され、前記ステートレジスタにより保持されている前記第2データを入力するNビットの入力ポートをさらに含む、
請求項1または2に記載のVLIWプロセッサ。 - 前記第2スロットは、Nビットデータを読み出す読み出し部をさらに含み、
前記第2スロットの前記読み出し部は、前記ステートレジスタから出力されるデータを読み出し、読み出したデータを、前記レジスタファイル部に出力する、
請求項1に記載のVLIWプロセッサ。 - 前記ステートレジスタは、保持しているNビットデータを、前記第1スロットに出力し、
前記第1スロットは、
Nビットデータに対して演算処理を行うことで、2×Nビットデータの出力データを取得する第1スロット用第2拡張演算ユニットと、
Nビットデータに対して処理の演算を行う第1スロット用第1演算ユニットと、
前記レジスタファイル部から出力されるデータ、および、前記ステートレジスタから出力されるデータのいずれか一方のデータを選択し、選択したデータを前記第1スロット用第2拡張演算ユニットに入力させる第1スロット用選択部と、
をさらに含む、
請求項1から3のいずれかに記載のVLIWプロセッサ。 - 前記第1スロット用第2拡張演算ユニットは、2つのNビットデータに対して、シフト演算を行い、2×Nビットデータの出力データを取得する第1スロット用シフト演算ユニットである、
請求項5に記載のVLIWプロセッサ。 - 前記第1スロット用シフト演算ユニットは、
シフト演算の処理対象のデータの上位Nビットデータを、前記第1スロット用選択部から出力されるデータとして、シフト演算を行う、
請求項6に記載のVLIWプロセッサ。 - 前記レジスタファイル部は、
前記第1スロット用加減算ユニットの加減算処理により取得されるキャリーフラグを格納する領域を有しており、
前記第2スロット用加減算ユニットは、前記レジスタファイル部に格納されている前記キャリーフラグを用いて、2つのNビットデータに対して、加減算処理を行う、
請求項1に記載のVLIWプロセッサ。 - 前記第2スロット用加減算ユニットは、
加減算処理の処理対象の一方のNビットデータを、前記第2スロット用選択部から出力されるデータとして、加減算処理を行う、
請求項1に記載のVLIWプロセッサ。 - 前記第1データは、前記第1スロット用第1拡張演算ユニットにより取得された2×Nビットデータの前記出力データのうちの下位Nビット分のデータであり、
前記第2データは、前記第1スロット用第1拡張演算ユニットにより取得された2×Nビットデータの前記出力データのうちの上位Nビット分のデータである、
請求項1から9のいずれかに記載のVLIWプロセッサ。
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