TWI615709B - 記憶體內容自動搬移方法以及使用其之微處理系統 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種記憶體內容自動搬移方法以及使用其之微處理系統系統。此記憶體內容自動搬移方法包括：在一記憶體中，規劃多數個相同大小之儲存區域；提供一資料格式查找表，儲存多數個資料重新安排指令以及多數個資料格式的對應關係；接收一指令；根據該指令，檢索該查找表，找出多數個資料重新安排指令中，對應該指令之一特定資料重新安排指令，並找出對應該特定資料重新安排指令的一特定存儲方式；根據該特定存儲方式以及該指令中的一第一位址資訊、一第二位址資訊，將該第一位址資訊所對應之儲存區域之資料，按照特定存儲方式，轉存至該第二位址資訊所對應之儲存區域。

Description

記憶體內容自動搬移方法以及使用其之微處理系統
本發明係關於一種微處理系統之技術，更進一步來說，本發明係關於一種記憶體內容自動搬移方法以及使用其之微處理系統。
先前技術中，在資料運算的演算法中，除了計算本身之外，有很多工作是需要透過資料的重新安排來達成，舉例來說，如快速傅立葉轉換中，需要對資料進行重新安排或是進行矩陣的轉置(Matrix Transpose)。然而，資料的重新安排這樣的工作，常常是複雜而不規則的。因此，中央處理器在處理這樣的工作必須要一筆一筆資料的搬移，每搬移一筆資料，需要傳送一個指令給中央處理器。這樣的作法增加了中央處理器的運算量，且沒有效率。
基於此，申請人提出一種記憶體內容自動搬移方法以及使用上述方法之微處理系統，以解決上述問題。
本發明的一目的在於提供一種記憶體內容自動搬移方法以及使用其之微處理系統，減少中央處理器處理的指令數目，讓資料重新安排的工作可以被獨立完成。
有鑒於此，本發明提供一種記憶體內容自動搬移方法，此記憶體內容自動搬移方法包括下列步驟：在一記憶體中，規劃多數個相同大小之儲存區域；提供一資料格式查找表，儲存多數個資料重新安排指令以及多數個存儲方式的對應關係；接收一指令；根據該指令，檢索該資料格式查找表，找出多數個資料重新安排指令中，對應該指令之一特定資料重新安排指令，並找出對應該特定資料重新安排指令的一特定存儲方式；根據該特定存儲方式以及該指令中的一第一位址資訊、一第二位址資訊，將該第一位址資訊所對應之儲存區域之資料，按照特定存儲方式，轉存至該第二位址資訊所對應之儲存區域。
本發明另外提出一種微處理系統，此微處理系統包括一資料匯流排、一位址匯流排、一記憶體、一資料位址映射單元以及一運算單元。記憶體耦接資料匯流排以及位址匯流排，包括多數個相同大小之儲存區域。資料位址映射單元耦接資料匯流排以及位址匯流排，上述資料位址映射單元包括一資料格式查找表以及一指令判斷單元。資料格式查找表儲存多數個資料重新安排指令以 及多數個存儲方式的對應關係。指令判斷單元用以接收一指令。運算單元用以根據所接收之指令，執行對應之運算。上述指令判斷單元根據該指令，判斷是否為一資料重新安排指令，當判斷為是，檢索上述資料格式查找表，找出多數個資料重新安排指令中，對應上述指令之一特定資料重新安排指令，並找出對應上述特定資料重新安排指令的一特定存儲方式。上述資料位址映射單元根據上述特定存儲方式以及上述指令中的一第一位址資訊、一第二位址資訊，將上述第一位址資訊所對應之儲存區域之資料，按照特定存儲方式，轉存至上述第二位址資訊所對應之儲存區域。
依照本發明較佳實施例所述之記憶體內容自動搬移方法以及微處理系統，上述記憶體係為一雙埠記憶體，其中，上述記憶體內容自動搬移方法執行時，一運算單元同步存取該雙埠記憶體以進行一運算程序。另外，在一較佳實施例中，上述些儲存區域係一矩陣儲存區域。
依照本發明較佳實施例所述之記憶體內容自動搬移方法以及微處理系統，上述資料重新安排指令之格式包括一標頭欄位、一第一位址欄位、一第二位址欄位。上述標頭欄位的數位值為一特定值。上述第一位址欄位記載所欲重新安排資料之儲存區域之起始位址。上述第二位址欄位記載被重新安排資料所儲存之目標位址。另外，在一較佳實施例中，上述資料重新安排指令之格式更 包括一結尾欄位，其中，上述結尾欄位的數位值用以判斷上述儲存區域之矩陣大小。
本發明的精神在於在微處理系統上，額外增加一個專門為資料轉存的資料位址映射單元，此資料位址映射單元專門處理資料的重新安排的工作。在大量資料運算的演算法中，除了計算本身之外，很多工作是需要透過資料的重新安排來達成，例如矩陣的轉置，然而，資料的重新安排常常是複雜而不規則的，若以中央處理器(Central Process Unit，CPU)以指令的方式一個一個搬移資料，將要耗費較長的時間以及較多的指令。故，本發明以額外資料位址映射單元專門進行資料的重新安排，而在此同時，中央處理器可以進行其他的運算。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
110、410‧‧‧資料匯流排
120、420‧‧‧位址匯流排
130、430‧‧‧記憶體
140、440‧‧‧資料位址映射單元
(0，0)~(3，1)‧‧‧資料重新安排查找表的表格
op‧‧‧資料重新安排指令
450‧‧‧運算單元
S501~S507‧‧‧本發明較佳實施例的記憶體內容自動搬移方法的各個步驟
第1圖繪示為本發明一較佳實施例之微處理系統的電路方塊圖。
第2A圖繪示為本發明一較佳實施例之資料位址映射單元140內預存的多個資料轉換關係之示意圖。
第2B圖繪示為本發明一較佳實施例之記憶體資料搬運的處理結果示意圖。
第2C圖繪示為本發明一較佳實施例之資料重新安排指令的格式示意圖。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例之微處理系統的進一步之電路方塊圖。
第4圖繪示為本發明一較佳實施例的微處理系統之電路方塊圖。
第5圖繪示為本發明一較佳實施例所揭露之記憶體內容自動搬移方法的流程圖。
第1圖繪示為本發明一較佳實施例之微處理系統的電路方塊圖。請參考第1圖，微處理系統包括一資料匯流排110、一位址匯流排120、一記憶體130以及資料位址映射單元140。其中，記憶體130耦接資料匯流排110以及位址匯流排120。資料位址映射單元140也耦接至資料匯流排110以及位址匯流排120，並根據指令，對記憶體130內儲存的資料進行自動搬移。
一般來說，微處理器在進行資料運算時，例如矩陣轉置、向量運算或快速傅立葉轉換等等的資料運算，常常需要將記憶體內的資料進行搬運與重新安排，才可對資料進行運算。然而，資料的搬運與重新安排在傳統的技術中，卻是需要很多個指令才能夠達成。在本發明實施例中，資料位址映射單元140僅透過接收單一指令，即可完成資料的搬運以及重新安排，不需透過再微處 理器。而本實施例主要說明資料搬運部分的操作，因此，第1圖中並未繪示微處理器。
為了讓本領域具有通常知識者，能夠透過本實施例的說明來實現本發明，以下假設記憶體130內包括有一第一儲存區域與一第二儲存區域。在第1圖中，第一儲存區域表示為A，第二儲存區域表示為B，而上述資料位址映射單元140進行資料自動搬移時，根據一資料重新安排指令，將第一儲存區域A內的資料轉存到第二儲存區域B。其中，本實施例在進行資料自動搬移時，並非一對一將第一儲存區域A的資料複製到第二儲存區域B，而是依據一預先儲存的規則，將區域A的資料重新安排並轉存至區域B。而資料位址映射單元140根據資料重新指令，在多個預存的表格中，選定一個資料重新安排的特定表格，接著，資料位址映射單元140再依據選定的特定表格，進行資料重新安排並轉存。
第2A圖繪示為本發明一較佳實施例之資料位址映射單元140內預存的多個資料轉換關係之示意圖。第2B圖繪示為本發明一較佳實施例之記憶體資料搬運的處理結果示意圖。請先參考第2A圖，為了方便說明本實施例，假設資料位址映射單元140預存了8個表格，分別是(0，0)~(3，1)。另外，在第2A圖中，繪示了表格(3，1)的內容。另外，在記憶體130中，被特別劃分出了一個向量轉換區域。此向量轉換區域主要的功能就是用來做向量或矩陣的元素之重新安排。
為了讓本領域具有通常知識者能夠透過本實施例來實施本發明，以下將舉例說明資料搬運的指令格式。同樣地，區域A與區域B皆例如為一矩陣儲存區域，記憶體130的配置例如為上述第2B圖所示。第2C圖繪示為本發明一較佳實施例之資料重新安排指令的格式示意圖。請參考第2C圖，資料重新安排指令之長度，在此實施例中，為16位元，其中，op〔15：0〕表示為資料重新安排指令op的第0個位元到第15個位元。其中，op〔15：14〕在此實施例中為指令標頭欄位，舉例來說，當op〔15：14〕此兩個位元為(01)2時，表示資料位址映射單元140所接收到的指令為資料重新安排指令。接著，op〔13：9〕例如為區域A的起始位置欄位，由於本實施例的儲存區域例如為矩陣型態，因此，op〔13：10〕表示為區域A之矩陣起始點的x座標，op〔9〕表示為矩陣起始點的y座標。以上述第2B圖為例，op〔13：9〕例如為(00000)2。
接下來，op〔8：4〕例如為區域B的起始位置欄位，同樣地，op〔8：5〕表示為區域B矩陣起始點的x座標，op〔4〕表示為矩陣起始點的y座標。以上述第2B圖為例，op〔8：4〕例如為(11111)2。由於第2B圖中記憶體y座標長度為8，本實施例的y座標僅以0與1表示。且在此實施例中，0表示y座標為0，1表示y座標為4。因此，上述op〔4〕之值為1，就表示區域B矩陣起始點的y座標為4。藉由上述說明，可以看出，此實 施例的區域A矩陣起始點的座標為(0，0)，區域B矩陣起始點的座標為(15，4)。
在本實施例中，資料位址映射單元140儲存了8個資料重新安排查找表。資料重新安排查找表欄位op〔3：1〕則表示所選定的資料重新安排查找表的編號。其中，op〔3：2〕例如為表格s的x座標，op〔1〕則例如為表格s的y座標。如第2圖所示，指令所選定的表格為第二列第四行的表格(3，1)，因此op〔3：1〕之值則為(111)2。最後，資料重新安排指令的最後一個位元op〔0〕例如代表進行資料轉存的矩陣儲存區域的大小，舉例來說，當op〔0〕=0，表示矩陣儲存區域為4×4，當op〔0〕=1，表示矩陣儲存區域為8×8。經由上述第2A圖、第2B圖與第2C圖的舉例說明可知，此實施例的資料重新安排指令op〔15：0〕之值為(0100000111111110)2。
第3圖繪示為本發明一較佳實施例之微處理系統的進一步之電路方塊圖。請參考第3圖，在此實施例中，資料位址映射單元還包括一指令判斷單元300以及一資料格式查找表301。指令判斷單元主要是判斷所收到的指令是否是資料重新安排指令。舉例來說，指令判斷單元可以利用標頭欄位是否是(01)2來判斷是否是資料重新安排指令。若確定所收到的指令是資料重新安排指令，則如上述方式，擷取指令中的X座標、Y座標找到資料位址、轉存目的位址以及依照所選定的資料重新安排查找表301的編號找到轉存方式。
由於此實施例的資料重新安排指令的二進位op〔15：0〕之值為(0100000111111110)2。指令判斷單元300便可以判斷出以下四個情況：
1、此指令為資料重新安排指令。
2、記憶體中的區域A矩陣起始點的座標為(0，0)。
3、記憶體中的區域B矩陣起始點的座標為(15，4)。
4、所參考的資料重新安排查找表的表格編號為(3，1)。
因此，資料位址映射單元140在執行資料搬運時，區域A內的位置a1，1的資料D0會被轉存到區域B內的位置b2，1，區域A內的位置a2，1的資料D1會被轉存到區域B內的位置b2，2，區域A內的位置a3，1的資料D2會被轉存到區域B內的位置b3，2，區域A內的位置a4，1的資料D3會被轉存到區域B內的位置b4，3，…，以此類推，第一儲存區域A內的資料將根據表格s(3，1)所設定的規則，全部轉存至第二儲存區域B。
在本實施例中，雖然資料重新安排指令的長度為16位元，但本領域具有通常知識者應當可以藉由本實施例的說明，瞭解資料重新安排指令的長度會隨著預存表格數量、記憶體的大小、產品設計、指令數目等等因素，進行調整。舉例來說，當記憶體所劃分的向量轉換區域為16×16時，由於Y座標無法僅使用一個位元表示， 故資料重新安排指令之長度將會變為18個位元。op〔17：16〕表示標頭，op〔17：16〕表示標頭，op〔15：12〕為區域A的X軸座標起始位置欄位，op〔11：10〕為區域A的Y軸座標起始位置欄位，op〔9：6〕為區域B的X軸座標起始位置欄位，op〔5：4〕為區域B的Y軸座標起始位置欄位，op〔3：1〕則表示所選定的資料重新安排查找表的編號，op〔0〕則代表進行資料轉存的矩陣儲存區域的大小。另外，當預存表格數量由原本的4×2改為4×4時，由於資料重新安排查找表的編號必須由3個位元表示改為4個位元表示，故資料重新安排指令之長度亦會隨之改變。以上，所屬技術領域具有通常知識者可以藉由上述兩個例子推論並擴展，故在此不予贅述。
再者，在上述實施例中，雖然是在記憶體130中劃分出了一個向量轉換區域，然所屬技術領域具有通常知識者應當知道，此種記憶體管理方式僅屬於一種舉例，若有其他記憶體管理方式，亦可以不用如上述實施例特別為了做資料轉換而劃分出向量轉換區域。另外，所屬技術領域具有通常知識者應當知道，除了利用在同一記憶體中劃分出一個向量轉換區域的實施方式之外，還可以另外採用一個獨立的記憶體，專門用來做資料轉換。故本發明不以上述實施例為限。
為了使本領域具有通常知識者，能夠透過本實施例實施本發明，以下將介紹本發明的另一實施例。第4圖繪示為本發明一較佳實施例的微處理系統之電 路方塊圖。請參考第4圖，微處理系統包括一資料匯流排410、一位址匯流排420、一記憶體430、一資料位址映射單元440以及一運算單元450。其中，記憶體430耦接資料匯流排410以及位址匯流排420。資料位址映射單元440也耦接至資料匯流排410以及位址匯流排420。運算單元450耦接至記憶體430，並讀取特定儲存區域中的根據所接收之指令，執行對應之運算。
在本實施例中，上述資料位址映射單元440與上述第1圖的資料位址映射單元140實施例相同，故本實施例不再贅述其操作。而本實施例的記憶體430例如為一雙埠記憶體，同時耦接到資料匯流排410、位址匯流排420與記憶體430。因此，資料位址映射單元440與運算單元450能夠同時對記憶體430進行存取。當資料位址映射單元440收到上述資料重新安排指令時，資料位址映射單元440開始對第一儲存區域內的資料進行存取，並重新安排至第二儲存區域。在轉存的同時，運算單元450仍可以對同一個記憶體進行存取。在轉存完成後，運算單元450就可直接對第二儲存區域的資料存取，並進行對應的處理與運算。
舉例來說，微處理系統進行快速傅立葉轉換時，一般會使用蝴蝶圖來進行處理，因此，在運算前需要對資料進行重新安排。而本實施例可以在進行快速傅立葉轉換前，先輸出重新安排指令，資料位址映射單元440會先對資料進行轉存與重新安排，讓記憶體內的資料符合 快速傅立葉轉換的所需的資料順序。在轉存的同時，運算單元450仍可以對同一個記憶體進行存取，以進行其他的運算。而在資料位址映射單元440轉存完成後，運算單元450就可直接對第二儲存區域的資料存取，並直接開始進行快速傅立葉轉換。換句話說，本發明實施例實質上達到平行處理以及多工處理，並大量減少資料搬運所需的允長時間以及指令，讓微處理系統達到更高的效率。
由上述實施例，本發明可以被歸納成為一個記憶體內容自動搬移方法。第5圖繪示為本發明一較佳實施例所揭露之記憶體內容自動搬移方法的流程圖。請參考第5圖，此記憶體內容自動搬移方法包括下列步驟：步驟S501：開始。
步驟S502：在一記憶體中，規劃多數個相同大小之儲存區域。
步驟S503：提供一資料格式查找表，儲存多數個資料重新安排指令以及多數個存儲方式的對應關係。
步驟S504：接收一指令。
步驟S505：判斷該指令是否是一資料重新安排指令。若判斷為否，則回到步驟S504，若判斷為是，則進行步驟S506。
步驟S506：根據上述資料重新安排指令，檢索資料格式查找表，找出多數個資料重新安排指令中，對應該指令之一特定資料重新安排指令，並找出對應 該特定資料重新安排指令的一特定存儲方式。
步驟S507：根據上述指令中的特定存儲方式以及上述指令中的一第一位址資訊、一第二位址資訊，將第一位址資訊所對應之儲存區域之資料，按照特定存儲方式，轉存至第二位址資訊所對應之儲存區域。
綜上所述，本發明的精神在於在微處理系統上，額外增加一個專門為資料轉存的資料位址映射單元，此資料位址映射單元專門處理資料的重新安排的工作。在大量資料運算的演算法中，除了計算本身之外，很多工作是需要透過資料的重新安排來達成，例如矩陣的轉置，然而，資料的重新安排常常是複雜而不規則的，若以中央處理器(Central Process Unit，CPU)以指令的方式一個一個搬移資料，將要耗費較長的時間以及較多的指令。故，本發明以額外資料位址映射單元專門進行資料的重新安排，而在此同時，中央處理器可以進行其他的運算。
又，在本發明的較佳實施例中，記憶體採用雙埠記憶體，中央處理器還可以在資料位址映射單元進行資料的重新安排的工作時，同時對雙埠記憶體的內容進行存取的工作。
在較佳實施例之詳細說明中所提出之具體實施例僅用以方便說明本發明之技術內容，而非將本發明狹義地限制於上述實施例，在不超出本發明之精神及以下申請專利範圍之情況，所做之種種變化實施，皆屬於 本發明之範圍。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
130‧‧‧記憶體

Claims (10)

  1. 一種記憶體內容自動搬移方法，包括：在一記憶體中，規劃多數個相同大小之儲存區域；提供一資料格式查找表，儲存多數個資料重新安排指令以及多數個存儲方式的對應關係，其中，上述多數個存儲方式分別包括記憶體區塊的每一個原始位址與對應之映射位址之對應關係；接收一指令；根據該指令，檢索該資料格式查找表，找出多數個資料重新安排指令中，對應該指令之一特定資料重新安排指令，並由該資料格式查找表中之上述多數個存儲方式中，找出對應該特定資料重新安排指令的一特定存儲方式，其中，該特定存儲方式係由上述多數個存儲方式選出；根據該特定存儲方式以及該指令中的一第一位址資訊、一第二位址資訊，將該第一位址資訊所對應之儲存區域之資料，按照上述特定存儲方式中的對應關係，轉存至該第二位址資訊所對應之儲存區域，其中，根據該特定存儲方式的每一個原始位址與對應之映射位址，重新安排該第一位址資訊中之不同位址之資料，一一對應地儲存到該第二位址資訊所對應之儲存區域之不同位址。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之記憶體內容自動搬移方法，其中，該記憶體係為一雙埠記憶體，其中，該記憶體內容自動搬移方法執行時，一運算單元同步存取該 雙埠記憶體以進行一運算程序。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之記憶體內容自動搬移方法，其中，該些儲存區域係一矩陣儲存區域。
  4. 如申請專利範圍第1項所記載之記憶體內容自動搬移方法，其中，該資料重新安排指令之格式包括：一標頭欄位，其中，該標頭欄位的數位值為一特定值；一第一位址欄位，記載所欲重新安排資料之儲存區域之起始位址；以及一第二位址欄位，記載被重新安排資料所儲存之目標位址。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之記憶體內容自動搬移方法，其中，該資料重新安排指令之格式更包括：一結尾欄位，其中，該結尾欄位的數位值用以判斷上述儲存區域之矩陣大小。
  6. 一種微處理系統，包括：一資料匯流排；一位址匯流排；一記憶體，耦接該資料匯流排以及該位址匯流排，包括多數個相同大小之儲存區域；一資料位址映射單元，耦接該資料匯流排以及該位址 匯流排，包括：一資料格式查找表，儲存多數個資料重新安排指令以及多數個存儲方式的對應關係，其中，上述多數個存儲方式分別包括記憶體區塊的每一個原始位址與對應之映射位址之對應關係；一指令判斷單元，用以接收一指令；一運算單元，用以根據所接收之指令，執行對應之運算，其中，該指令判斷單元根據該指令，判斷是否為一資料重新安排指令，當判斷為是，檢索該資料格式查找表，由該資料格式查找表中之上述多數個存儲方式中，找出多數個資料重新安排指令中，對應該指令之一特定資料重新安排指令，並找出對應該特定資料重新安排指令的一特定存儲方式；該資料位址映射單元根據該特定存儲方式以及該指令中的一第一位址資訊、一第二位址資訊，將該第一位址資訊所對應之儲存區域之資料，按照上述特定存儲方式中的對應關係，轉存至該第二位址資訊所對應之儲存區域，其中，根據該特定存儲方式的每一個原始位址與對應之映射位址，重新安排該第一位址資訊中之不同位址之資料，一一對應地儲存到該第二位址資訊所對應之儲存區域之不同位址。
  7. 如申請專利範圍第6項所記載之微處理系統，其 中，該記憶體係為一雙埠記憶體，其中，該記憶體內容自動搬移方法執行時，該運算單元同步存取該雙埠記憶體以進行一運算程序。
  8. 如申請專利範圍第6項所記載之微處理系統，其中，該些儲存區域係一矩陣儲存區域。
  9. 如申請專利範圍第6項所記載之微處理系統，其中，該資料重新安排指令之格式包括：一標頭欄位，其中，該標頭欄位的數位值為一特定值；一第一位址欄位，記載所欲重新安排資料之儲存區域之起始位址；以及一第二位址欄位，記載被重新安排資料所儲存之目標位址。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之微處理系統，其中，該資料重新安排指令之格式更包括：一結尾欄位，其中，該結尾欄位的數位值用以判斷上述儲存區域之矩陣大小。
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