一种基于算子的微处理器架构设计方法及系统

技术特征：
1.一种基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，包括：s101，针对目标指令集架构，确定其所支持的目标指令集所包含的计算功能，将计算功能抽象为算子得到算子集合，从而建立算子到目标指令集的计算功能的指令之间的映射；s102，针对算子集合中算子，为其所映射的目标指令集的计算功能的指令建立执行部件组件，从而得到执行部件组件库；s103，基于执行部件组件库中的执行部件组件更新执行流水线模板，最终完成目标指令集架构中执行流水线的设计。2.根据权利要求1所述的基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，步骤s101中的目标指令集架构支持多种目标指令集，所述将计算功能抽象为算子得到算子集合后，所述算子集合包括共用算子、相似算子和独立算子，其中共用算子是指多种目标指令集所共同使用的算子，相似算子是指某一种目标指令集使用的算子、且该算子与其他目标指令集所使用的某一算子相似，所述独立算子是指某一种目标指令集单独使用的算子。3.根据权利要求1所述的基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，步骤s101中将计算功能抽象为算子得到算子集合时，还包括将复杂计算功能分解为多个简单的计算功能，并每一个简单的计算功能映射为一个算子。4.根据权利要求1所述的基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，步骤s103中预设的执行流水线模板包括发射队列、执行通路、旁路、结果总线和控制逻辑，所述更新执行流水线模板是指将执行部件组件库中的执行部件组件分别放入执行通路中，并将放入执行通路中的执行部件组件与发射队列、结果总线相连，并更新控制逻辑和旁路的译码模块以定位所需的执行部件组件。5.根据权利要求4所述的基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，所述预设的执行流水线模板中，发射队列、执行通路、结果总线依次相连，且执行通路与旁路并联连接，所述发射队列、执行通路、旁路、结果总线分别与控制逻辑相连。6.根据权利要求1所述的基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，步骤s102中针对算子集合中算子，为其所映射的目标指令集的计算功能的指令建立执行部件组件时，为相似算子所映射的目标指令集的计算功能的指令建立执行部件组件包括：包括一组相似算子建立同一个执行部件组件，且该执行部件组件包括各个相似算子的相同部分指令共用的执行部件，各个相似算子的不同部分指令独立的执行部件，以及用于控制独立的执行部件的执行状态以使得执行部件组件受控切换不同相似算子的计算功能的控制逻辑以及控制端口。7.根据权利要求1所述的基于算子的微处理器架构设计方法，其特征在于，步骤s103之后还包括针对目标指令集架构新增支持目标指令集的步骤：s201，确定其所需新增支持的目标指令集所包含的计算功能，将计算功能抽象为算子，从而建立算子到所需新增支持的目标指令集所包含的计算功能的指令之间的映射，根据所需新增支持的目标指令集的算子更新算子集合；s202，针对算子集合中新增的算子，为其所映射的目标指令集的计算功能的指令建立执行部件组件，从而更新执行部件组件库；s203，基于更新后的执行部件组件库中的执行部件组件更新执行流水线模板，最终完成目标指令集架构中执行流水线的更新。
8.一种微处理器，包括微处理器本体和设于微处理器本体中的执行流水线，其特征在于，所述执行流水线为采用权利要求1～7中任意一项所述基于算子的微处理器架构设计方法得到的执行流水线。9.一种基于算子的微处理器架构设计系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述基于算子的微处理器架构设计方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序用于被微处理器编程或配置以执行权利要求1～7中任意一项所述基于算子的微处理器架构设计方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于算子的微处理器架构设计方法及系统，本发明包括针对目标指令集架构，确定其所支持的目标指令集所包含的计算功能，将计算功能抽象为算子；针对算子集合中算子，针对算子所映射的目标指令集的计算功能的指令建立执行部件组件得到执行部件组件库；基于执行部件组件库更新执行流水线模板，完成目标指令集架构中执行流水线的设计。本发明能够有效降低指令集和流水线执行阶段对应的硬件架构的耦合关系，能够快速完成目标指令集架构中执行流水线的设计，为支持多指令集的微处理器设计提供一种轻量化可扩展的实现方法，缓解多指令集增量设计造成的面积开销问题，减少微处理器体系结构升级过程的设计周期。微处理器体系结构升级过程的设计周期。微处理器体系结构升级过程的设计周期。


技术研发人员：邓全 孙彩霞 郑重 隋兵才 王永文 倪晓强 郭维 黄立波 雷国庆 王俊辉 郭辉 沈俊忠
受保护的技术使用者：中国人民解放军国防科技大学
技术研发日：2022.08.01
技术公布日：2022/11/11