一种RISC-V向量访存处理系统及处理方法与流程

技术特征：
1.一种risc-v向量访存处理系统，其特征在于，包括可相互传输数据的标量-向量派遣单元，标量-向量指令滞外监控单元和标量-向量访存单元，以及与标量-向量派遣单元连接的译码单元和系统状态寄存器，所述译码单元还连接有指令存储器、向量寄存器和标量寄存器；标量-向量访存单元连接有数据总线和向量写回仲裁单元，所述向量写回仲裁单元还与向量寄存器和标量寄存器连接；所述标量-向量派遣单元具体功能为在无冲突的最早时间点将指令发给其他模块；所述标量-向量指令滞外监控单元的具体功能包括向量冒险控制、将指令派遣进fifo、向量访存fifo写使能控制及向量访存fifo读使能控制；所述标量-向量访存单元的具体功能包括访存位置判断、访存请求生成及写回请求生成；所述向量写回仲裁单元的功能为将从标量-向量访存单元发送来的数据发送给到向量寄存器中。2.如权利要求1所述risc-v向量访存处理系统，其特征在于，所述标量-向量派遣单元、标量-向量指令滞外监控单元、标量-向量访存单元、向量写回仲裁单元模块均为单独定制芯片。3.一种risc-v向量访存处理方法，其特征在于，包括如下步骤：s1.取得向量访存指令，向量访存指令从外部的指令存储器取得，发送给译码单元；s2.由译码单元对向量访存指令进行译码，译码得到后续指令执行过程中所需完整指令控制信息，所述完整指令控制信息包括向量访存类型信息、向量寄存器索引、向量访存基址，发送给标量-向量派遣单元，同时从向量寄存器中获取向量存储指令执行所需的写回源数据；s3.如果存在冒险，暂停向量算术指令的派遣，直到冒险相关向量访存指令退休；当上述冒险不存在时，标量-向量派遣单元将译码单元发送的完整指令控制信息，以及步骤s2中的写回源数据交给标量-向量访存单元；同时将完整指令控制信息中控制访存进行所需要的指令控制信息发送给标量-向量指令滞外监控单元，打开访存单元中的向量开关，进行步骤s4；所述指令控制信息包括向量访存类型信息、向量寄存器索引、向量访存基址，及从系统状态寄存器中获取的向量数据类型；s4.标量-向量指令滞外监控单元接收到标量-向量派遣单元派遣而来的指令控制信息后：不间断发送待退休指令相关控制信息，包括向量数据类型、向量访存类型信息、向量寄存器索引、向量访存基址；标量-向量指令滞外监控单元向标量-向量访存单元指示待退休访存指令的向量数据类型、向量访存类型及向量访存基址用于进行访存信息的生成；本步骤中，标量-向量访存单元接收到具体访存指令后，进行如下访存状态判断：若具体访存指令是向量加载操作，则根据步骤s3中标量-向量指令滞外监控单元发送的向量访存基址与访存偏移查找表中的访存信号，计算完整的访存地址；标量-向量访存单元生成包括访存地址信息的单次访存命令给访存数据总线，若具体访存指令是向量存储操作，则向数据总线发送与向量加载操作相同命令的同时
发送步骤s2中得到的写回源数据；判断表示当前访存位置的访存计数，若访存计数与步骤s3中标量-向量指令滞外监控单元发送的向量数据类型指示的访存次数相同，称为向量访存请求完成，进入步骤s5；否则进入步骤s6；s5. 标量-向量指令滞外监控单元接受s4步骤中标量-向量访存单元的访存状态判断的指示，在向量访存请求完成时释放访存写回标识，告知标量-向量派遣单元可以将后续访存指令派遣进标量-向量指令滞外监控单元，并进入步骤s7；s6.告知标量-向量派遣单元暂停访存指令的派遣，计算下一条访存所需的地址与访存命令请求，等待写回数据，并进入步骤s7；s7.标量-向量访存单元中进行写回操作后，写回完成进入步骤s8；否则返回步骤s4；s8.更新写回对比标识用于下条指令的正常写回指示。4.如权利要求3所述risc-v向量访存处理方法，其特征在于，所述步骤s3中的冒险状态包括：当前向量寄存器索引信息对应的目的寄存器索引保留在滞外监控单元中；或当前访存接口正被向量指令占用时；或标量-向量指令滞外监控单元状态为满需要等待写回时；或标量-向量派遣单元判定已发出的指令尚未完成完整写回。5.如权利要求3所述risc-v向量访存处理方法，其特征在于，所述步骤s7中的写回操作具体为：标量-向量访存单元中的寄存器索引加法器将写回有效计数器与步骤s3中标量-向量指令滞外监控单元发送的目的寄存器索引相加得到具体的向量寄存器索引；并生成写回请求控制：若指令为向量加载指令，将此时的向量开关状态、数据总线返回数据、向量寄存器索引和数据总线返回的写回数据同时发送给写回仲裁单元；写回仲裁单元读取写回对比标识与向量开关状态，将从访存单元发送来的数据发送给具体向量寄存器索引编号对应的向量寄存器中；若指令不为向量加载指令，而为向量存储指令，表明此时的数据总线已完成对写回源数据的存储；访存单元在下个周期将写回有效计数器计数加1，若写回有效计数返回值与向量数据类型中的向量数据类型指示的访存次数相同，称为向量访存写回完成，进入步骤s8，否则回到步骤s4。

技术总结
一种RISC-V向量访存处理系统及处理方法，处理系统包括可相互传输数据的标量-向量派遣单元，标量-向量指令滞外监控单元和标量-向量访存单元，以及与标量-向量派遣单元连接的译码单元和系统状态寄存器，所述译码单元还连接有指令存储器、向量寄存器和标量寄存器；标量-向量访存单元连接有数据总线和向量写回仲裁单元，所述向量写回仲裁单元还与向量寄存器和标量寄存器连接。本发明在现有标量处理系统的基础上仅增加少量硬件功能单元，提升标量处理器对向量数据的访存能力，减少该处理器无效的派遣-注销时间，大大提升了标量处理器对向量数据的处理效率。数据的处理效率。数据的处理效率。


技术研发人员：刘天宇 田伟
受保护的技术使用者：成都启英泰伦科技有限公司
技术研发日：2022.03.17
技术公布日：2022/6/4