用于確定值是否在范圍內(nèi)的指令的裝置和方法
【專利摘要】描述了一種方法，該方法包括利用單個(gè)指令執(zhí)行以下操作：接收第一輸入操作數(shù)V；接收第二輸入操作數(shù)S；計(jì)算V-S；確定V-S是正還是負(fù)；以及提供以下作為結(jié)果：如果V-S為負(fù)則結(jié)果為V；如果V-S為正則結(jié)果為V-S。
【專利說明】用于確定值是否在范圍內(nèi)的指令的裝置和方法
【背景技術(shù)】
[0001]摶術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及計(jì)算科學(xué)，更具體地涉及確定值是否在范圍內(nèi)的指令的裝置和方法。
[0003]
[0004]圖1示出了在半導(dǎo)體芯片上用邏輯電路實(shí)現(xiàn)的處理核100的高級(jí)圖。該處理核包括流水線101。該流水線由各自被設(shè)計(jì)成在完全執(zhí)行程序代碼指令所需的多步驟過程中執(zhí)行特定步驟的多個(gè)級(jí)組成。這些級(jí)通常至少包括:1)指令取出和解碼；2)數(shù)據(jù)取出；3)執(zhí)行；4)寫回。執(zhí)行級(jí)對(duì)由在先前級(jí)(例如在上述步驟I))中所取出和解碼的指令所標(biāo)識(shí)并在另一先前級(jí)(例如在上述步驟2))中被取出的數(shù)據(jù)執(zhí)行由在先前級(jí)(例如在上述步驟
I))中取出和解碼的指令所標(biāo)識(shí)的特定操作。被操作的數(shù)據(jù)通常是從(通用)寄存器存儲(chǔ)空間102中取出的。在該操作完成時(shí)所創(chuàng)建的新數(shù)據(jù)通常也被“寫回”寄存器存儲(chǔ)空間(例如在上述級(jí)4))。
[0005]與執(zhí)行級(jí)相關(guān)聯(lián)的邏輯電路通常由多個(gè)“執(zhí)行單元”或“功能單元” 103_1至103_N構(gòu)成，這些單元各自被設(shè)計(jì)成執(zhí)行其自身的唯一操作子集(例如，第一功能單元執(zhí)行整數(shù)數(shù)學(xué)操作，第二功能單元執(zhí)行浮點(diǎn)指令，第三功能單元執(zhí)行從高速緩存/存儲(chǔ)器的加載操作和/或到高速緩存/存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)操作等等)。由所有這些功能單元執(zhí)行的所有操作的集合與處理核100所支持的“指令集”相對(duì)應(yīng)。
[0006]計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中廣泛認(rèn)可兩種類型的處理器架構(gòu):“標(biāo)量”和“向量”。標(biāo)量處理器被設(shè)計(jì)成執(zhí)行對(duì)單個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作的指令，而向量處理器被設(shè)計(jì)成執(zhí)行對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行操作的指令。圖2A和2B呈現(xiàn)了展示標(biāo)量處理器與向量處理器之間的基本差異的比較示例。
[0007]圖2A示出標(biāo)量AND (與)指令的示例，其中單個(gè)操作數(shù)集A和B —起進(jìn)行“與”運(yùn)算以產(chǎn)生單個(gè)(或“標(biāo)量”)結(jié)果C(S卩，AB = C)。相反，圖2B示出向量AND指令的示例，其中兩個(gè)操作數(shù)集A/B和D/E并行地分別一起進(jìn)行“與”運(yùn)算以同時(shí)產(chǎn)生向量結(jié)果C和F(即，A.AND.B = C以及D.AND.E = F)。根據(jù)術(shù)語學(xué)，“向量”是具有多個(gè)“元素”的數(shù)據(jù)元素。例如，向量V = Q，R，S，T，U具有五個(gè)不同的元素:Q、R、S、T和U。示例性向量V的“尺寸”是5 (因?yàn)樗哂?個(gè)元素)。
[0008]圖1還示出向量寄存器空間104的存在，該向量寄存器空間104不同于通用寄存器空間102。具體而言，通用寄存器空間102標(biāo)準(zhǔn)地用于存儲(chǔ)標(biāo)量值。這樣，當(dāng)各執(zhí)行單元中的任一個(gè)執(zhí)行標(biāo)量操作時(shí)，它們標(biāo)準(zhǔn)地使用從通用寄存器存儲(chǔ)空間102調(diào)用的操作數(shù)(并將結(jié)果寫回通用寄存器存儲(chǔ)空間102)。相反，當(dāng)各執(zhí)行單元中的任一個(gè)執(zhí)行向量操作時(shí)，它們標(biāo)準(zhǔn)地使用從向量寄存器空間107調(diào)用的操作數(shù)(并將結(jié)果寫回向量寄存器空間107)。可類似地分配存儲(chǔ)器的不同區(qū)域以存儲(chǔ)標(biāo)量值和向量值。
[0009]還應(yīng)注意，存在位于功能單元103_1到103_N的相應(yīng)輸入處的掩碼邏輯104_1到104_N,以及位于功能單元103_1到103_N的輸出處的掩碼邏輯105_1到105_N。在各種實(shí)現(xiàn)中，實(shí)際上僅實(shí)現(xiàn)這些層中的一個(gè)層一不過這并非嚴(yán)格要求。對(duì)于采用掩碼的任何指令，輸入掩碼邏輯104_1到104_N和/或輸出掩碼邏輯105_1到105_N可用于控制哪些元素被該向量指令有效地操作。在此，從掩碼寄存器空間106讀取掩碼向量(例如與從向量寄存器存儲(chǔ)空間107讀取的輸入數(shù)據(jù)向量一起)，并將該掩碼向量呈現(xiàn)給掩碼邏輯104、105層中的至少一層。
[0010]在執(zhí)行向量程序代碼的過程中，每一向量指令無需要求全數(shù)據(jù)字。例如，一些指令的輸入向量可能僅僅是8個(gè)元素，其他指令的輸入向量可能是16個(gè)元素，其他指令的輸入向量可能是32個(gè)元素，等等。因此，掩碼層104/105用于標(biāo)識(shí)完整向量數(shù)據(jù)字中的應(yīng)用于特定指令的一組元素，以在多個(gè)指令之間實(shí)現(xiàn)不同的向量尺寸。通常，對(duì)于每一向量指令，掩碼寄存器空間106中所保持的特定掩碼模式被該指令調(diào)出，從掩碼寄存器空間中被取出并且被提供給掩碼層104/105中的任一者或兩者，以“啟用”針對(duì)該特定向量操作的正確元素集合。
[0011]圖3A和3B涉及用于將所產(chǎn)生的候選值保持在范圍S內(nèi)的已知方法。軟件需要產(chǎn)生在有限范圍內(nèi)的值(諸如O至255、或I至1000、或-3.1415至3.1415)是常見的。候選值(例如算法產(chǎn)生的值)落在該范圍以外也是常見的。根據(jù)一種方法，如在圖3A中觀察到的，在301產(chǎn)生新的候選值，并在302條件測(cè)試檢測(cè)以查明該新的候選值是否超出范圍。一旦檢測(cè)到超出范圍的值，后續(xù)程序流就將該超出范圍的值“拉回范圍之中”。簡(jiǎn)而言之，在303針對(duì)該超出范圍的值產(chǎn)生在該范圍以內(nèi)的新的“替換”值。
[0012]根據(jù)一種方法，通過將該超出范圍的值的“超出量(excess) ”與該范圍的低端相加來計(jì)算該新的替換值。即，根據(jù)C’= (((C-A)%S)+A)從原始超出范圍的候選C計(jì)算新的候選值C’，其中S是該范圍的尺寸，A是該范圍的起始，并且％是求模函數(shù)。求模函數(shù)％對(duì)C與該范圍的起始相距多遠(yuǎn)(C-A)作除法，并給出該除法操作的余數(shù)作為結(jié)果。例如，如果該范圍是從O到256且C = 300，則(C - A) % S = (300 - O) % 256 = 44。因此，新的替換值將被計(jì)算為44+A = 44+0 = 44。
[0013]然而，求模函數(shù)實(shí)現(xiàn)起來代價(jià)很高，并且通常是比較慢的操作。
[0014]因此，已經(jīng)采取了替代的手段。如在圖3B中觀察到，一個(gè)特定的方法簡(jiǎn)化了新的替換候選的計(jì)算，在下一個(gè)產(chǎn)生的候選是前一值的一定小增量的情況下避免了使用求模函數(shù)。例如，考慮一算法，該算法通過將前一值加4 (例如C = 254+4 = 258)來產(chǎn)生新的候選值。在增加量小于范圍尺寸S的情況下，更簡(jiǎn)單的方法是首先在311、312計(jì)算新的候選值(通過將前一值增加少量)及其替換值(在新的候選值太大的情況下)。然后在313執(zhí)行條件測(cè)試。如果該測(cè)試指示新的候選值在該范圍內(nèi)，則在314接受預(yù)先計(jì)算的新候選值。如果該測(cè)試指示新的候選值在該范圍以外，則在315接受預(yù)先計(jì)算的替換候選。在該方法的特定版本中，將預(yù)先計(jì)算的替換值計(jì)算為C’ =C-S。這基本上使超出范圍的值的超出量“繞回”在該范圍的起始附近。例如，如果C = 258且S = 254，則C’ =4。顯然，步驟311、312、313、314/315消耗了多個(gè)指令的執(zhí)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明是通過示例說明的，而不僅局限于各個(gè)附圖的圖示，在附圖中，類似的參考標(biāo)號(hào)表示類似的元件，其中:[0016]圖1示出指令執(zhí)行流水線；
[0017]圖2a和2b將標(biāo)量處理與向量處理進(jìn)行比較；
[0018]圖3a和3b涉及在確定值是否在范圍內(nèi)時(shí)遇到的傳統(tǒng)低效率；
[0019]圖4示出由用于確定指令是否在范圍內(nèi)的指令執(zhí)行的方法；
[0020]圖5示出支持圖4的指令的執(zhí)行單元的邏輯設(shè)計(jì)；
[0021 ]圖6A例示了示例性AVX指令格式；
[0022]圖6B示出來自圖6A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段和基礎(chǔ)操作字段；
[0023]圖6C示出來自圖6A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段；
[0024]圖7A-7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的框圖；
[0025]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖；
[0026]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)的框圖；
[0027]圖1OA是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性有序流水線以及示例性寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行流水線兩者的框圖；
[0028]圖1OB是示出根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的要包括在處理器中的有序架構(gòu)核的示例性實(shí)施例和示例性的寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的框圖；
[0029]圖1lA-B示出了更具體的示例性有序核架構(gòu)的框圖，該核將是芯片中的若干邏輯塊之一(包括相同類型和/或不同類型的其他核)；
[0030]圖12是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可具有超過一個(gè)的核、可具有集成的存儲(chǔ)器控制器、并且可具有集成圖形的處理器的框圖；
[0031]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0032]圖14是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第一更具體的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0033]圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的第二更具體的示例性系統(tǒng)的框圖；
[0034]圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SoC的框圖；
[0035]圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的對(duì)比使用軟件指令變換器將源指令集中的二進(jìn)制指令變換成目標(biāo)指令集中的二進(jìn)制指令的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]描述
[0037]圖4涉及利用特殊指令的改進(jìn)方法，如果C在范圍S以內(nèi)，則該特殊指令返回C，或如果C不在范圍S以內(nèi)，則該指令返回C-S。因此，該指令有效地接受C和S作為輸入值，并提供結(jié)果，該結(jié)果是圖3B的步驟312、313和314/315的流程最終提供的結(jié)果。然而，注意，不需要通過將前一值增加小增量(雖然可以這樣)來確定新的候選C。
[0038]如圖4的流程中觀察到的，將候選值C和范圍S提供給該指令作為輸入操作數(shù)401。然后該指令計(jì)算C-S402，并在結(jié)果R中返回:a)C，如果C在范圍S以內(nèi)(404);或幻“繞回值”，等于C-S，如果C超出了范圍S (405)。在實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)該指令以使得假定該范圍的起始(A)為零。在另一實(shí)施例中，C不能等于或超過2S。
[0039]在403根據(jù)C-S計(jì)算的符號(hào)來確定C是否在范圍S以外。S卩，如果C-S為負(fù)，則C在范圍S以內(nèi)并且R = C。相反，如果C-S為正，則C在范圍S以外并且R = C-S。取決于該實(shí)現(xiàn)，重新將S視為類似于表中的條目的數(shù)量，S可以是表示范圍的尺寸或范圍的最大值的值。
[0040]作為應(yīng)用該新指令的示例，參考圖4的插圖450，如果范圍S被視為表451中的條目的數(shù)量，并且C對(duì)應(yīng)于指向該表中的條目之一的索引，則在范圍S以內(nèi)的輸入候選值C對(duì)應(yīng)于該表中的有效條目。超出范圍S的C值在技術(shù)上對(duì)應(yīng)于該表中不存在的條目。經(jīng)改進(jìn)的指令本質(zhì)上通過使超過量“繞回”在該范圍的起始附近并將指向的任何條目給出為結(jié)果來處理該情況。例如，如果S具有O至256的范圍且C = 259，則給出的結(jié)果是C-S =259 - 256 = 3。因此，使超過量3繞回在該范圍的起始附近，并且在繞回之后將被指向的條目給出作為答案。
[0041]在多種遞歸或循環(huán)中，以這種方式處理超出范圍V可實(shí)際上產(chǎn)生用于接下來的遞歸或循環(huán)的適當(dāng)值。
[0042]在又一實(shí)施例中，該指令還產(chǎn)生位掩碼。在此，該位掩碼對(duì)應(yīng)于第二結(jié)果，該第二結(jié)果在結(jié)果中針對(duì)R的每個(gè)單元設(shè)置一位。換言之，在位掩碼結(jié)果中設(shè)置了 R個(gè)位。例如，如果底層硬件支持512位操作數(shù)并且S是512，則結(jié)果R將是O與512之間的任何值。因此，針對(duì)R的每個(gè)可能的值預(yù)留位位置。因此，例如，如果R = 75，則在位掩碼中將75個(gè)位設(shè)置為1，同時(shí)余下位將被設(shè)置為O (相反的邏輯方案也是可能的)。如果難以設(shè)計(jì)寫入兩個(gè)結(jié)果(R和位掩碼)的指令，則可通過接著發(fā)生的指令來創(chuàng)建位掩碼。即，第二指令可接收R作為其輸入操作數(shù)，并創(chuàng)建上述位掩碼作為其結(jié)果。
[0043]一旦通過本申請(qǐng)中描述的改進(jìn)指令或后續(xù)指令創(chuàng)建該位掩碼，就可將該位掩碼存儲(chǔ)在向量寄存器空間中，并將其用作后續(xù)向量指令的掩碼向量。該位掩碼可用于提取位流中的隨機(jī)位置處的可變尺寸的位字段，這些位字段可能脫離包含該位流的固定尺寸的子范圍的寄存器的末尾——這是可變長(zhǎng)度解碼(例如在視頻或音頻解碼中)中的常見操作。例如，在從串行位流中提取可變長(zhǎng)度位字段的過程期間，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可能具有包含512位的寄存器，其中已經(jīng)使用了該寄存器的509個(gè)位。如果需要10個(gè)位，則將需要該寄存器的余下3位加上來自下一 512位寄存器的另外7位。在該情況下，產(chǎn)生7位掩碼會(huì)是有用的。圖5示出支持上述指令的執(zhí)行單元的邏輯設(shè)計(jì)。第一輸入操作數(shù)寄存器501接受新的候選值C，并且第二輸入操作數(shù)寄存器接受范圍S。寄存器501、502可以是位于指令執(zhí)行流水線的數(shù)據(jù)取出級(jí)的輸出處或位于執(zhí)行單元的輸入處的通用寄存器存儲(chǔ)空間中的寄存器。
[0044]在實(shí)施例中，C和S被呈現(xiàn)為標(biāo)量值。差邏輯502計(jì)算C+(_S)。差邏輯503產(chǎn)生符號(hào)位504，該符號(hào)位504指示C+(-S)操作的結(jié)果是正還是負(fù)。如果是負(fù)，則將輸入操作數(shù)寄存器501中的值呈現(xiàn)為結(jié)果寄存器505中的結(jié)果，或如果是正，則將C+(-S)的值呈現(xiàn)為結(jié)果寄存器505中的結(jié)果?？蛇x地，編碼邏輯可耦合至結(jié)果寄存器以如上所述地創(chuàng)建位掩碼。將位掩碼存儲(chǔ)在位掩碼結(jié)果寄存器506中。寄存器505可以在通用寄存器空間中或位于執(zhí)行單元的輸出處。寄存器506可以是掩碼寄存器空間中或位于執(zhí)行單元的輸出處的寄存器。
[0045]在替代實(shí)施例中，去掉了假定該范圍從零開始的約束，替代地，假定該范圍從A值開始，并且通過第三輸入操作數(shù)寄存器(未在圖5中示出)提供A。在該情況下，如果C大于S+A，則提供結(jié)果C - (S+A)。否則，提供結(jié)果C。
[0046]在另一實(shí)施例中，該指令被設(shè)計(jì)成執(zhí)行圖3a的步驟311。在該實(shí)現(xiàn)中，該指令接收第一、第二和第三操作數(shù)。第一操作數(shù)對(duì)應(yīng)于“前一值”,而第二輸入操作數(shù)對(duì)應(yīng)于增量。第三輸入操作數(shù)對(duì)應(yīng)于范圍。在此，再次采用了三輸入操作數(shù)寄存器。該指令通過將增量與前一值相加來計(jì)算新的候選值。然后過程流程如上針對(duì)該指令的更早描述的實(shí)現(xiàn)方式所述那樣繼續(xù)。
[0047]在另一實(shí)現(xiàn)中，實(shí)現(xiàn)該指令的邏輯電路包括用于為后續(xù)條件分支設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志的附加電路。例如，這可用于作為特殊情況來處理繞回的跳轉(zhuǎn)代碼。換言之，在一種實(shí)現(xiàn)中，該指令還被設(shè)計(jì)成在認(rèn)為候選值超出范圍時(shí)設(shè)置條件標(biāo)志。因此，該指令可產(chǎn)生(例如，通過清除狀態(tài)標(biāo)志)針對(duì)被請(qǐng)求的所有位的正確定位的掩碼(如果在范圍內(nèi)或無繞回)或僅產(chǎn)生(例如通過設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志)繞回位(其中前一寄存器的余下位隱含地全被占據(jù)，并且可能已經(jīng)具有來自先前迭代的掩碼)。
[0048]還可構(gòu)造包含圖5的電路的N個(gè)實(shí)例的陣列的向量版本，使得能夠并行地執(zhí)行該指令的N個(gè)操作。寫掩碼電路可遵循該陣列以根據(jù)接收到的寫掩碼(例如來自另一輸入寄存器)來掩碼該陣列的結(jié)果。
[0049]示例性指令格式
[0050]本文中所描述的指令的實(shí)施例可以不同的格式體現(xiàn)。例如，本文描述的指令可體現(xiàn)為VEX、通用向量友好或其它格式。以下討論VEX和通用向量友好格式的細(xì)節(jié)。另外，在下文中詳述示例性系統(tǒng)、架構(gòu)、以及流水線。指令的實(shí)施例可在這些系統(tǒng)、架構(gòu)、以及流水線上執(zhí)行，但是不限于詳述的系統(tǒng)、架構(gòu)、以及流水線。
[0051]VEX指令格式
[0052]VEX編碼允許指令具有兩個(gè)以上操作數(shù)，并且允許SMD向量寄存器比128位長(zhǎng)。VEX前綴的使用提供了三個(gè)操作數(shù)(或者更多)句法。例如，先前的兩操作數(shù)指令執(zhí)行改寫源操作數(shù)的操作(諸如A = A+B)。VEX前綴的使用使操作數(shù)執(zhí)行非破壞性操作，諸如A =B+C。
[0053]圖6A示出示例性AVX指令格式，包括VEX前綴602、實(shí)操作碼字段630、MoD R/Μ字節(jié)640、SIB字節(jié)650、位移字段662以及IMM8672。圖6B示出來自圖6A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段674和基礎(chǔ)操作字段642。圖6C示出來自圖6A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段644。
[0054]VEX前綴(字節(jié)0-2)602以三字節(jié)形式進(jìn)行編碼。第一字節(jié)是格式字段640 (VEX字節(jié)0，位[7:0])，該格式字段640包含明確的C4字節(jié)值(用于區(qū)分C4指令格式的唯一值)。第二-第三字節(jié)(VEX字節(jié)1-2)包括提供專用能力的多個(gè)位字段。具體地，REX字段605 (VEX字節(jié)I，位[7-5])由VEX.R位字段(VEX字節(jié)I，位[7] - R)、VEX.X位字段(VEX字節(jié)1，位[6] -X)以及VEX.B位字段(VEX字節(jié)1，位[5] - B)組成。這些指令的其他字段對(duì)如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低三個(gè)位(rrr、xxx以及bbb)進(jìn)行編碼，由此可通過增加VEX.R、VEX.X以及VEX.B來形成Rrrr、Xxxx以及Bbbb。操作碼映射字段615 (VEX字節(jié)1，位[4:0] - mmmmm)包括對(duì)隱含的前導(dǎo)操作碼字節(jié)進(jìn)行編碼的內(nèi)容。W字段664(VEX字節(jié)2，位[7] -W)由記號(hào)VEX.W表示，并且提供取決于該指令而不同的功能。VEX.WW620 (VEX字節(jié)2,位[6:3]-vvvv)的作用可包括如下:1)VEX.vvvv編碼第一源寄存器操作數(shù)且對(duì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上源操作數(shù)的指令有效，第一源寄存器操作數(shù)以反轉(zhuǎn)(I補(bǔ)碼)形式被指定；
2)VEX.vvvv編碼目的地寄存器操作數(shù)，目的地寄存器操作數(shù)針對(duì)特定向量位移以多個(gè)I補(bǔ)碼的形式被指定；或者3) VEX.WW不對(duì)任何操作數(shù)進(jìn)行編碼，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含1111b。如果VEX.L668尺寸字段(VEX字節(jié)2，位[2]-L) = O，則它指示128位向量；如果VEX.L= I，則它指示256位向量。前綴編碼字段625 (VEX字節(jié)2，位[1:0]-ρρ)提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加位。
[0055]實(shí)操作碼字段630 (字節(jié)3)還被稱為操作碼字節(jié)。操作碼的一部分在該字段中指定。
[0056]MOD R/M 字段 640 (字節(jié) 4)包括 MOD 字段 642 (位[7-6] )、Reg 字段 644 (位[5-3])、以及R/M字段646(位[2-0])。Reg字段644的作用可包括如下:對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)(Rrrr中的rrr)進(jìn)行編碼；或者被視為操作碼擴(kuò)展且不用于對(duì)任何指令操作數(shù)進(jìn)行編碼。R/M字段646的作用可包括如下:對(duì)引用存儲(chǔ)器地址的指令操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼。
[0057]比例、索引、基址(SIB)—比例字段650(字節(jié)5)的內(nèi)容包括用于存儲(chǔ)器地址生成的SS652 (位[7-6])。先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了 SIB.xxx654 (位[5_3])和 SIB.bbb656(位[2-0])的內(nèi)容。
[0058]位移字段662和立即數(shù)字段(IMM8)672包含地址數(shù)據(jù)。
[0059]通用向量友好指令格式
[0060]向量友好指令格式是適于向量指令(例如，存在專用于向量操作的特定字段)的指令格式。盡管描述了其中通過向量友好指令格式支持向量和標(biāo)量運(yùn)算兩者的實(shí)施例，但是替換實(shí)施例僅使用通過向量友好指令格式的向量運(yùn)算。
[0061]圖7A-7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的框圖。圖7A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其A類指令模板的框圖；而圖7B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用向量友好指令格式及其B類指令模板的框圖。具體地，針對(duì)通用向量友好指令格式700定義A類和B類指令模板，兩者包括無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板和存儲(chǔ)器訪問720的指令模板。在向量友好指令格式的上下文中的術(shù)語“通用”指不束縛于任何專用指令集的指令格式。
[0062]盡管將描述其中向量友好指令格式支持64字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度(或尺寸)與32位(4字節(jié))或64位(8字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)(并且由此，64字節(jié)向量由16雙字尺寸的元素或者替換地8四字尺寸的元素組成)、64字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度(或尺寸)與16位(2字節(jié))或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)、32字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度(或尺寸)與32位(4字節(jié))、64位(8字節(jié))、16位(2字節(jié))、或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)、以及16字節(jié)向量操作數(shù)長(zhǎng)度(或尺寸)與32位(4字節(jié))、64位(8字節(jié))、16位(2字節(jié))、或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或尺寸)的本發(fā)明的實(shí)施例，但是替換實(shí)施例可支持更大、更小、和/或不同的向量操作數(shù)尺寸(例如，256字節(jié)向量操作數(shù))與更大、更小或不同的數(shù)據(jù)元素寬度(例如，128位(16字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度)。
[0063]圖7A中的A類指令模板包括:1)在無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板內(nèi)，示出無存儲(chǔ)器訪問的完全舍入(round)控制型操作710的指令模板、以及無存儲(chǔ)器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板；以及2)在存儲(chǔ)器訪問720的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問的時(shí)效性725的指令模板和存儲(chǔ)器訪問的非時(shí)效性730的指令模板。圖7B中的B類指令模板包括:I)在無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板內(nèi)，示出無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作712的指令模板以及無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制的vsize型操作717的指令模板；以及2)在存儲(chǔ)器訪問720的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制727的指令模板。
[0064]通用向量友好指令格式700包括以下列出的按照在圖7A-7B中示出的順序的如下字段。結(jié)合以上圖4和5的討論，在實(shí)施例中，參考下文在圖7A-B和8中提供的格式細(xì)節(jié)，可利用非存儲(chǔ)器訪問指令類型705或存儲(chǔ)器訪問指令類型720?？稍谝韵旅枋龅募拇嫫鞯刂纷侄?44中標(biāo)識(shí)輸入向量操作數(shù)和目的地的地址。在另一個(gè)實(shí)施例中，在寫掩碼字段770中指定寫掩碼。
[0065]格式字段740 —該字段中的特定值(指令格式標(biāo)識(shí)符值)唯一地標(biāo)識(shí)向量友好指令格式，并且由此標(biāo)識(shí)指令在指令流中以向量友好指令格式出現(xiàn)。由此，該字段對(duì)于僅具有通用向量友好指令格式的指令集是不需要的，在這個(gè)意義上該字段是任選的。
[0066]基礎(chǔ)操作字段742 —其內(nèi)容區(qū)分不同的基礎(chǔ)操作。
[0067]寄存器索引字段744-其內(nèi)容直接或者通過地址生成來指定源或目的地操作數(shù)在寄存器中或者在存儲(chǔ)器中的位置。這些字段包括足夠數(shù)量的位以從PxQ(例如，32x512、16x128,32x1024,64x1024)個(gè)寄存器組選擇N個(gè)寄存器。盡管在一個(gè)實(shí)施例中N可高達(dá)三個(gè)源和一個(gè)目的地寄存器，但是替換實(shí)施例可支持更多或更少的源和目的地寄存器(例如，可支持高達(dá)兩個(gè)源，其中這些源中的一個(gè)源還用作目的地，可支持高達(dá)三個(gè)源，其中這些源中的一個(gè)源還用作目的地，可支持高達(dá)兩個(gè)源和一個(gè)目的地)。
[0068]修飾符(modifier)字段746 —其內(nèi)容將指定存儲(chǔ)器訪問的以通用向量指令格式出現(xiàn)的指令與不指定存儲(chǔ)器訪問的以通用向量指令格式出現(xiàn)的指令區(qū)分開；即在無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板與存儲(chǔ)器訪問720的指令模板之間進(jìn)行區(qū)分。存儲(chǔ)器訪問操作讀取和/或?qū)懭氲酱鎯?chǔ)器層次(在一些情況下，使用寄存器中的值來指定源和/或目的地地址)，而非存儲(chǔ)器訪問操作不這樣(例如，源和/或目的地是寄存器)。盡管在一個(gè)實(shí)施例中，該字段還在三種不同的方式之間選擇以執(zhí)行存儲(chǔ)器地址計(jì)算，但是替換實(shí)施例可支持更多、更少或不同的方式來執(zhí)行存儲(chǔ)器地址計(jì)算。
[0069]擴(kuò)充操作字段750 —其內(nèi)容區(qū)分除基礎(chǔ)操作以外還要執(zhí)行各種不同操作中的哪一個(gè)操作。該字段是針對(duì)上下文的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該字段被分成類字段768、α字段752、以及β字段754。擴(kuò)充操作字段750允許在單一指令而非2、3或4個(gè)指令中執(zhí)行多組共同的操作。
[0070]比例字段760 —其內(nèi)容允許用于存儲(chǔ)器地址生成(例如，用于使用2ttw*索引+基址的地址生成)的索引字段的內(nèi)容的按比例縮放。
[0071]位移字段762A—其內(nèi)容用作存儲(chǔ)器地址生成的一部分(例如，用于使用2?*索引+基址+位移的地址生成)。
[0072]位移因數(shù)字段762B(注意，位移字段762A直接在位移因數(shù)字段762B上的并置指示使用一個(gè)或另一個(gè))一其內(nèi)容用作地址生成的一部分，它指定通過存儲(chǔ)器訪問的尺寸(N)按比例縮放的位移因數(shù)，其中N是存儲(chǔ)器訪問中的字節(jié)數(shù)量(例如，用于使用索弓I +基址+按比例縮放的位移的地址生成)。忽略冗余的低階位，并且因此將位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲(chǔ)器操作數(shù)總尺寸(N)以生成在計(jì)算有效地址中使用的最終位移。N的值由處理器硬件在運(yùn)行時(shí)基于完整操作碼字段774 (稍后在本文中描述)和數(shù)據(jù)操縱字段754C確定。位移字段762A和位移因數(shù)字段762B可以不用于無存儲(chǔ)器訪問705的指令模板和/或不同的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)兩者中的僅一個(gè)或不實(shí)現(xiàn)兩者中的任一個(gè)，在這個(gè)意義上位移字段762A和位移因數(shù)字段762B是任選的。
[0073]數(shù)據(jù)元素寬度字段764 —其內(nèi)容區(qū)分使用多個(gè)數(shù)據(jù)元素寬度中的哪一個(gè)(在一些實(shí)施例中用于所有指令，在其他實(shí)施例中只用于一些指令)。如果支持僅一個(gè)數(shù)據(jù)元素寬度和/或使用操作碼的某一方面來支持?jǐn)?shù)據(jù)元素寬度，則該字段是不需要的，在這個(gè)意義上該字段是任選的。
[0074]寫掩碼字段770 —其內(nèi)容在每一數(shù)據(jù)元素位置的基礎(chǔ)上控制目的地向量操作數(shù)中的數(shù)據(jù)元素位置是否反映基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作的結(jié)果。A類指令模板支持合并-寫掩碼操作，而B類指令模板支持合并寫掩碼操作和歸零寫掩碼操作兩者。當(dāng)合并時(shí)，向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作期間保護(hù)目的地中的任何元素集免于更新(由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指定)；在另一實(shí)施例中，保持其中對(duì)應(yīng)掩碼位具有O的目的地的每一元素的舊值。相反，當(dāng)歸零時(shí)，向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作期間使目的地中的任何元素集歸零(由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指定)；在一個(gè)實(shí)施例中，目的地的元素在對(duì)應(yīng)掩碼位具有O值時(shí)被設(shè)為O。該功能的子集是控制執(zhí)行的操作的向量長(zhǎng)度的能力(即，從第一個(gè)到最后一個(gè)要修改的元素的跨度)，然而，被修改的元素不一定要是連續(xù)的。由此，寫掩碼字段770允許部分向量操作，這包括加載、存儲(chǔ)、算術(shù)、邏輯等。盡管描述了其中寫掩碼字段770的內(nèi)容選擇了多個(gè)寫掩碼寄存器中的包含要使用的寫掩碼的一個(gè)寫掩碼寄存器(并且由此寫掩碼字段770的內(nèi)容間接地標(biāo)識(shí)了要執(zhí)行的掩碼操作)的本發(fā)明的實(shí)施例，但是替換實(shí)施例相反或另外允許掩碼寫字段770的內(nèi)容直接地指定要執(zhí)行的掩碼操作。
[0075]立即數(shù)字段772 —其內(nèi)容允許對(duì)立即數(shù)的指定。該字段在實(shí)現(xiàn)不支持立即數(shù)的通用向量友好格式中不存在且在不使用立即數(shù)的指令中不存在，在這個(gè)意義上該字段是任選的。
[0076]類字段768 —其內(nèi)容在不同類的指令之間進(jìn)行區(qū)分。參考圖7A-B，該字段的內(nèi)容在A類和B類指令之間進(jìn)行選擇。在圖7A-B中，圓角方形用于指示專用值存在于字段中(例如，在圖7A-B中分別用于類字段768的A類768A和B類768B)。
[0077]A類指令模板
[0078]在A類非存儲(chǔ)器訪問705的指令模板的情況下，α字段752被解釋為其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行不同擴(kuò)充操作類型中的哪一種(例如，針對(duì)無存儲(chǔ)器訪問的舍入型操作710和無存儲(chǔ)器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板分別指定舍入752Α.1和數(shù)據(jù)變換752Α.2)的RS字段752Α，而β字段754區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲(chǔ)器訪問705指令模板中，比例字段760、位移字段762Α以及位移比例字段762Β不存在。
[0079]無存儲(chǔ)器訪問的指令模板一完全舍入控制型操作
[0080]在無存儲(chǔ)器訪問的完全舍入控制型操作710的指令模板中，β字段754被解釋為其內(nèi)容提供靜態(tài)舍入的舍入控制字段754Α。盡管在本發(fā)明的所述實(shí)施例中舍入控制字段754Α包括抑制所有浮點(diǎn)異常(SAE)字段756和舍入操作控制字段758，但是替換實(shí)施例可支持、可將這些概念兩者都編碼成相同的字段或者只有這些概念/字段中的一個(gè)或另一個(gè)(例如，可僅有舍入操作控制字段758)。
[0081]SAE字段756 —其內(nèi)容區(qū)分是否停用異常事件報(bào)告；當(dāng)SAE字段756的內(nèi)容指示啟用抑制時(shí)，給定指令不報(bào)告任何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不喚起任何浮點(diǎn)異常處理程序。[0082]舍入操作控制字段758 —其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(gè)(例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、以及就近舍入)。由此，舍入操作控制字段758允許在每一指令的基礎(chǔ)上改變舍入模式。在其中處理器包括用于指定舍入模式的控制寄存器的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段750的內(nèi)容優(yōu)先于該寄存器值。
[0083]無存儲(chǔ)器訪問的指令模板一數(shù)據(jù)變換型操作
[0084]在無存儲(chǔ)器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作715的指令模板中，β字段754被解釋為數(shù)據(jù)變換字段754Β，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)變換中的哪一個(gè)(例如，無數(shù)據(jù)變換、混合、廣播)。
[0085]在A類存儲(chǔ)器訪問720的指令模板的情況下，α字段752被解釋為驅(qū)逐提示字段752Β，其內(nèi)容區(qū)分要使用驅(qū)逐提示中的哪一個(gè)(在圖7Α中，對(duì)于存儲(chǔ)器訪問時(shí)效性725的指令模板和存儲(chǔ)器訪問非時(shí)效性730的指令模板分別指定時(shí)效性的752Β.1和非時(shí)效性的752Β.2)，而β字段754被解釋為數(shù)據(jù)操縱字段754C，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)操縱操作(也稱為基元(primitive))中的哪一個(gè)(例如，無操縱、廣播、源的向上轉(zhuǎn)換、以及目的地的向下轉(zhuǎn)換)。存儲(chǔ)器訪問720的指令模板包括比例字段760、以及任選的位移字段762A或位移比例字段762B。
[0086]向量存儲(chǔ)器指令使用轉(zhuǎn)換支持來執(zhí)行來自存儲(chǔ)器的向量加載并將向量存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。如同尋常的向量指令，向量存儲(chǔ)器指令以數(shù)據(jù)元素式的方式與存儲(chǔ)器來回傳輸數(shù)據(jù)，其中實(shí)際傳輸?shù)脑赜蛇x為寫掩碼的向量掩碼的內(nèi)容規(guī)定。
[0087]存儲(chǔ)器訪問的指令模板一時(shí)效性的
[0088]時(shí)效性的數(shù)據(jù)是可能足夠快地重新使用以從高速緩存受益的數(shù)據(jù)。然而，這是提示，且不同的處理器可以不同的方式實(shí)現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0089]存儲(chǔ)器訪問的指令模板一非時(shí)效性的
[0090]非時(shí)效性的數(shù)據(jù)是不可能足夠快地重新使用以從第一級(jí)高速緩存中的高速緩存受益且應(yīng)當(dāng)被給予驅(qū)逐優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)。然而，這是提示，且不同的處理器可以不同的方式實(shí)現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0091]B類指令模板
[0092]在B類指令模板的情況下，α字段752被解釋為寫掩碼控制(Z)字段752C，其內(nèi)容區(qū)分由寫掩碼字段770控制的寫掩碼操作應(yīng)當(dāng)是合并還是歸零。
[0093]在B類非存儲(chǔ)器訪問705的指令模板的情況下，β字段754的一部分被解釋為RL字段757Α，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行不同擴(kuò)充操作類型中的哪一種(例如，針對(duì)無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制部分舍入控制類型操作712的指令模板和無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板分別指定舍入757Α.1和向量長(zhǎng)度(VSIZE) 757Α.2)，而β字段754的其余部分區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲(chǔ)器訪問705指令模板中，比例字段760、位移字段762Α以及位移比例字段762Β不存在。
[0094]在無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作710的指令模板中，β字段754的其余部分被解釋為舍入操作字段759Α，并且停用異常事件報(bào)告(給定指令不報(bào)告任何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不喚起任何浮點(diǎn)異常處理程序)。
[0095]舍入操作控制字段759Α —只作為舍入操作控制字段758，其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(gè)(例如，向上舍入、向下舍入、向零舍入、以及就近舍入)。由此，舍入操作控制字段759A允許在每一指令的基礎(chǔ)上改變舍入模式。在其中處理器包括用于指定舍入模式的控制寄存器的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段750的內(nèi)容優(yōu)先于該寄存器值。
[0096]在無存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作717的指令模板中，β字段754的其余部分被解釋為向量長(zhǎng)度字段759Β，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行多個(gè)數(shù)據(jù)向量長(zhǎng)度中的哪一個(gè)(例如，128字節(jié)、256字節(jié)、或512字節(jié))。
[0097]在B類存儲(chǔ)器訪問720的指令模板的情況下，β字段754的一部分被解釋為廣播字段757Β，其內(nèi)容區(qū)分是否要執(zhí)行廣播型數(shù)據(jù)操縱操作，而β字段754的其余部分被解釋為向量長(zhǎng)度字段759Β。存儲(chǔ)器訪問720的指令模板包括比例字段760、以及任選的位移字段762Α或位移比例字段762Β。
[0098]針對(duì)通用向量友好指令格式700，示出完整操作碼字段774包括格式字段740、基礎(chǔ)操作字段742以及數(shù)據(jù)元素寬度字段764。盡管示出了其中完整操作碼字段774包括所有這些字段的一個(gè)實(shí)施例，但是在不支持所有這些字段的實(shí)施例中，完整操作碼字段774包括少于所有的這些字段。完整操作碼字段774提供操作碼(opcode)。
[0099]擴(kuò)充操作字段750、數(shù)據(jù)元素寬度字段764以及寫掩碼字段770允許在每一指令的基礎(chǔ)上以通用向量友好指令格式指定這些特征。
[0100]寫掩碼字段和數(shù)據(jù)元素寬度字段的組合創(chuàng)建各種類型的指令，因?yàn)檫@些指令允許基于不同的數(shù)據(jù)元素寬度應(yīng)用該掩碼。
[0101]在A類和B類內(nèi)出現(xiàn)的各種指令模板在不同的情形下是有益的。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，不同處理器或者處理器內(nèi)的不同核可支持僅A類、僅B類、或者可支持兩類。舉例而言，期望用于通用計(jì)算的高性能通用無序核可僅支持B類，期望主要用于圖形和/或科學(xué)(吞吐量)計(jì)算的核可僅支持A類，并且期望用于兩者的核可支持兩者(當(dāng)然，具有來自兩類的模板和指令的一些混合、但是并非來自兩類的所有模板和指令的核在本發(fā)明的范圍內(nèi))。同樣，單一處理器可包括多個(gè)核，所有核支持相同的類或者其中不同的核支持不同的類。舉例而言，在具有單獨(dú)的圖形和通用核的處理器中，圖形核中的期望主要用于圖形和/或科學(xué)計(jì)算的一個(gè)核可僅支持A類，而通用核中的一個(gè)或多個(gè)可以是具有期望用于通用計(jì)算的僅支持B類的無序執(zhí)行和寄存器重命名的高性能通用核。不具有單獨(dú)的圖形核的另一處理器可包括既支持A類又支持B類的一個(gè)或多個(gè)通用有序或無序核。當(dāng)然，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中，來自一類的特征也可在其他類中實(shí)現(xiàn)。可使以高級(jí)語言撰寫的程序成為(例如，及時(shí)編譯或者統(tǒng)計(jì)編譯)各種不同的可執(zhí)行形式，包括:1)僅具有用于執(zhí)行的目標(biāo)處理器支持的類的指令的形式；或者2)具有使用所有類的指令的不同組合而編寫的替換例程且具有選擇這些例程以基于由當(dāng)前正在執(zhí)行代碼的處理器支持的指令而執(zhí)行的控制流代碼的形式。
[0102]示例性專用向量友好指令格式
[0103]圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。圖8示出專用向量友好指令格式800，其指定位置、尺寸、解釋和字段的次序、以及那些字段中的一些字段的值，在這個(gè)意義上向量友好指令格式800是專用的。專用向量友好指令格式800可用于擴(kuò)展x86指令集，并且由此一些字段類似于在現(xiàn)有x86指令集及其擴(kuò)展(例如，AVX)中使用的那些字段或與之相同。該格式保持與具有擴(kuò)展的現(xiàn)有x86指令集的前綴編碼字段、實(shí)操作碼字節(jié)字段、MOD R/Μ字段、SIB字段、位移字段、以及立即數(shù)字段一致。示出來自圖7的字段，來自圖8的字段映射到來自圖7的字段。
[0104]應(yīng)當(dāng)理解，雖然出于說明的目的在通用向量友好指令格式700的上下文中參考專用向量友好指令格式800描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是本發(fā)明不限于專用向量友好指令格式800，除非另有聲明。例如，通用向量友好指令格式700構(gòu)想各種字段的各種可能的尺寸，而專用向量友好指令格式800被示為具有特定尺寸的字段。作為具體示例，盡管在專用向量友好指令格式800中數(shù)據(jù)元素寬度字段764被示為一位字段，但是本發(fā)明不限于此(即，通用向量友好指令格式700構(gòu)想數(shù)據(jù)元素寬度字段764的其他尺寸)。
[0105]通用向量友好指令格式700包括以下列出的按照?qǐng)D8A中示出的順序的如下字段。
[0106]EVEX前綴(字節(jié)0-3) 802 —以四字節(jié)形式進(jìn)行編碼。
[0107]格式字段740(EVEX字節(jié)0，位[7:0]) —第一字節(jié)(EVEX字節(jié)O)是格式字段740，并且它包含0x62 (在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于區(qū)分向量友好指令格式的唯一值)。
[0108]第二一第四字節(jié)(EVEX字節(jié)1-3)包括提供專用能力的多個(gè)位字段。
[0109]REX 字段 805 (EVEX 字節(jié) I，位[7-5]) —由 EVEX.R 位字段(EVEX 字節(jié) I，位[7] - R)、EVEX.X 位字段(EVEX 字節(jié) 1，位[6] - X)以及(757BEX 字節(jié) 1，位[5] - B)組成。EVEX.R、EVEX.X和EVEX.B位字段提供與對(duì)應(yīng)VEX位字段相同的功能，并且使用I補(bǔ)碼的形式進(jìn)行編碼，即ZMMO被編碼為1111B，ZMM15被編碼為0000B。這些指令的其他字段對(duì)如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低三個(gè)位(rrr、xxx、以及bbb)進(jìn)行編碼，由此可通過增加EVEX.R、EVEX.X 以及 EVEX.B 來形成 Rrrr、Xxxx 以及 Bbbb。
[0110]REX’字段710—這是REX’字段710的第一部分，并且是用于對(duì)擴(kuò)展的32個(gè)寄存器集合的較高16個(gè)或較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼的EVEX.R’位字段(EVEX字節(jié)1，位[4] -R，)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該位與以下指示的其他位一起以位反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)以(在公知x86的32位模式下)與實(shí)操作碼字節(jié)是62的BOUND指令進(jìn)行區(qū)分，但是在MOD R/Μ字段(在下文中描述)中不接受MOD字段中的值11 ;本發(fā)明的替換實(shí)施例不以反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)該指示的位以及其他指示的位。值I用于對(duì)較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼。換句話說，通過組合EVEX.R’、EVEX.R、以及來自其他字段的其他RRR來形成R’ Rrrr。
[0111]操作碼映射字段815(EVEX字節(jié)1，位[3:0] - _皿)-其內(nèi)容對(duì)隱含的前導(dǎo)操作碼字節(jié)(0F、0F38、或0F3)進(jìn)行編碼。
[0112]數(shù)據(jù)元素寬度字段764 (EVEX字節(jié)2，位[7] - W)—由記號(hào)EVEX.W表示。EVEX.W用于定義數(shù)據(jù)類型(32位數(shù)據(jù)元素或64位數(shù)據(jù)元素)的粒度(尺寸)。
[0113]EVEX.vvvv820 (EVEX 字節(jié) 2,位[6:3]_vvvv) — EVEX.vvvv 的作用可包括如下:1)EVEX.vvvv對(duì)以反轉(zhuǎn)(I補(bǔ)碼)的形式指定的第一源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼且對(duì)具有兩個(gè)或兩個(gè)以上源操作數(shù)的指令有效；2)EVEX.vvvv針對(duì)特定向量位移對(duì)以I補(bǔ)碼的形式指定的目的地寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者3)EVEX.vvvv不對(duì)任何操作數(shù)進(jìn)行編碼，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含1111b。由此，EVEX.vvvv字段820對(duì)以反轉(zhuǎn)(I補(bǔ)碼)的形式存儲(chǔ)的第一源寄存器指定符的4個(gè)低階位進(jìn)行編碼。取決于該指令，額外不同的EVEX位字段用于將指定符尺寸擴(kuò)展到32個(gè)寄存器。
[0114]EVEX.U768類字段(EVEX字節(jié)2，位[2]-U) 一如果EVEX.U = 0，則它指示A類或EVEX.U0,如果 EVEX.U = 1，則它指示 B 類或 EVEX.Ul。[0115]前綴編碼字段825 (EVEX字節(jié)2，位[1:0]-ρρ) —提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加位。除了對(duì)以EVEX前綴格式的傳統(tǒng)SSE指令提供支持以外，這也具有壓縮SMD前綴的益處(EVEX前綴只需要2位，而不是需要字節(jié)來表達(dá)SMD前綴)。在一個(gè)實(shí)施例中，為了支持使用以傳統(tǒng)格式和以EVEX前綴格式的SMD前綴(66H、F2H、F3H)的傳統(tǒng)SSE指令，將這些傳統(tǒng)SMD前綴編碼成SMD前綴編碼字段；并且在運(yùn)行時(shí)在提供給解碼器的PLA之前被擴(kuò)展成傳統(tǒng)SMD前綴(因此PLA可執(zhí)行傳統(tǒng)和EVEX格式的這些傳統(tǒng)指令，而無需修改)。雖然較新的指令可將EVEX前綴編碼字段的內(nèi)容直接作為操作碼擴(kuò)展，但是為了一致性，特定實(shí)施例以類似的方式擴(kuò)展，但允許由這些傳統(tǒng)SIMD前綴指定不同的含義。替換實(shí)施例可重新設(shè)計(jì)PLA以支持2位SMD前綴編碼，并且由此不需要擴(kuò)展。
[0116]α 字段 752 (EVEX 字節(jié) 3，位[7] - EH,也稱為 EVEX.EH、EVEX.rs、EVEX.RL、EVEX.寫掩碼控制、以及EVEX.N;也以α示出)一如先前所述，該字段是針對(duì)上下文的。
[0117]β 字段 754 (EVEX 字節(jié) 3，位[6:4]_SSS，也稱為 EVEX.s2_0、EVEX.r2_0、EVEX.rrl、EVEX.LLO、EVEX.LLB ;也以β β β示出)一如先前所述，該字段是針對(duì)上下文的。
[0118]REX’字段710 —這是REX’字段的其余部分，并且是可用于對(duì)擴(kuò)展的32個(gè)寄存器集合的較高16個(gè)或較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼的EVEX.V’位字段(EVEX字節(jié)3，位[3] - V’)。該位以位反轉(zhuǎn)的格式存儲(chǔ)。值I用于對(duì)較低16個(gè)寄存器進(jìn)行編碼。換句話說，通過組合EVEX.V’、EVEX.VVW 來形成 V’ VVVV。
[0119]寫掩碼字段770 (EVEX字節(jié)3，位[2:0]_kkk) —其內(nèi)容指定寫掩碼寄存器中的寄存器索引，如先前所述。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，特定值EVEX.kkk = 000具有暗示沒有寫掩碼用于特定指令的特殊行為(這可以各種方式實(shí)現(xiàn)，包括使用硬連線到所有的寫掩碼或者旁路掩碼硬件的硬件來實(shí)現(xiàn))。
[0120]實(shí)操作碼字段830 (字節(jié)4)還被稱為操作碼字節(jié)。操作碼的一部分在該字段中被指定。
[0121]M0DR/M字段840(字節(jié)5)包括MOD字段842、Reg字段844、以及R/M字段846。如先前所述的，MOD字段842的內(nèi)容將存儲(chǔ)器訪問和非存儲(chǔ)器訪問操作區(qū)分開。Reg字段844的作用可被歸結(jié)為兩種情形:對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者被視為操作碼擴(kuò)展且不用于對(duì)任何指令操作數(shù)進(jìn)行編碼。R/M字段846的作用可包括如下:對(duì)引用存儲(chǔ)器地址的指令操作數(shù)進(jìn)行編碼；或者對(duì)目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進(jìn)行編碼。
[0122]比例、索引、基址(SIB)字節(jié)(字節(jié)6) —如先前所述的，比例字段750的內(nèi)容用于存儲(chǔ)器地址生成。SIB.xxx854和SIB.bbb856 一先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和Bbbb提及了這些字段的內(nèi)容。
[0123]位移字段762A (字節(jié)7-10) —當(dāng)MOD字段842包含10時(shí)，字節(jié)7_10是位移字段762A，并且它與傳統(tǒng)32位位移(disp32) —樣地工作，并且以字節(jié)粒度工作。
[0124]位移因數(shù)字段762B (字節(jié)7) —當(dāng)MOD字段842包含OI時(shí)，字節(jié)7是位移因數(shù)字段762B。該字段的位置與傳統(tǒng)x86指令集8位位移(disp8)的位置相同，它以字節(jié)粒度工作。由于disp8是符號(hào)擴(kuò)展的，因此它僅能在-128和127字節(jié)偏移量之間尋址；在64字節(jié)高速緩存行的方面，disp8使用可被設(shè)為僅四個(gè)真正有用的值-128、-64、0和64的8位；由于常常需要更大的范圍，所以使用disp32 ;然而，disp32需要4個(gè)字節(jié)。與disp8和disp32對(duì)比，位移因數(shù)字段762B是dispS的重新解釋；當(dāng)使用位移因數(shù)字段762B時(shí)，通過將位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲(chǔ)器操作數(shù)訪問的尺寸(N)來確定實(shí)際位移。該類型的位移被稱為disp8*N。這減小了平均指令長(zhǎng)度(單個(gè)字節(jié)用于位移，但具有大得多的范圍)。這種壓縮位移基于有效位移是存儲(chǔ)器訪問的粒度的倍數(shù)的假設(shè)，并且由此地址偏移量的冗余低階位不需要被編碼。換句話說，位移因數(shù)字段762B替代傳統(tǒng)x86指令集8位位移。由此，位移因數(shù)字段762B以與x86指令集8位位移相同的方式(因此在ModRM/SIB編碼規(guī)則中沒有變化)進(jìn)行編碼，唯一的不同在于，將dispS超載至disp8*N。換句話說，在編碼規(guī)則或編碼長(zhǎng)度中沒有變化，而僅在通過硬件對(duì)位移值的解釋中有變化(這需要按存儲(chǔ)器操作數(shù)的尺寸按比例縮放位移量以獲得字節(jié)式地址偏移量)。
[0125]立即數(shù)字段772如先前所述地操作。
[0126]完整操作碼字段
[0127]圖SB是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)成完整操作碼字段774的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。具體地，完整操作碼字段774包括格式字段740、基礎(chǔ)操作字段742、以及數(shù)據(jù)元素寬度(W)字段764?；A(chǔ)操作字段742包括前綴編碼字段825、操作碼映射字段815以及實(shí)操作碼字段830。
[0128]寄存器索引字段
[0129]圖SC是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成寄存器索引字段744的具有專用向量友好指令格式800的字 段的框圖。具體地，寄存器索引字段744包括REX字段805、REX’字段 810、MODR/M.reg 字段 844、MODR/M.r/m 字段 846、VVVV 字段 820、xxx 字段 854 以及bbb 字段 856。
[0130]擴(kuò)充操作字段
[0131]圖8D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成擴(kuò)充操作字段750的具有專用向量友好指令格式800的字段的框圖。當(dāng)類(U)字段768包含O時(shí)，它表明EVEX.U0(A類768A)；當(dāng)它包含I時(shí)，它表明EVEX.Ul (B類768B)。當(dāng)U = O且MOD字段842包含11 (表明無存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，α字段752(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為rs字段752A。當(dāng)rs字段752A包含1(舍入752A.1)時(shí)，β字段754 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為舍入控制字段754A。舍入控制字段754A包括一位SAE字段756和兩位舍入操作字段758。當(dāng)rs字段752A包含O (數(shù)據(jù)變換752A.2)時(shí)，β字段754 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數(shù)據(jù)變換字段754Β。當(dāng)U = O且MOD字段842包含00、01或10 (表明存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，α字段752(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為驅(qū)逐提示(EH)字段752B且β字段754(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數(shù)據(jù)操縱字段754C。
[0132]當(dāng)U = I時(shí)，α字段752(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為寫掩碼控制(Z)字段752C。當(dāng)U = I且MOD字段842包含11 (表明無存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，β字段754的一部分(EVEX字節(jié)3，位[4] - S0)被解釋為RL字段757Α ;當(dāng)它包含I (舍入757Α.1)時(shí)，β字段754的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6_5] - S2^1)被解釋為舍入操作字段759Α，而當(dāng)RL字段757Α包含0(VSIZE757.A2)時(shí)，β字段754的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6-5]-?^)被解釋為向量長(zhǎng)度字段759B(EVEX字節(jié)3，位[6-5] - L1J。當(dāng)U= I且MOD字段842包含00、01或10(表明存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，β字段754(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為向量長(zhǎng)度字段759B (EVEX字節(jié)3，位[6-5] - L卜0)和廣播字段757B (EVEX字節(jié)3，位[4] - B)。[0133]示例性寄存器架構(gòu)
[0134]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)900的框圖。在所示出的實(shí)施例中，有32個(gè)512位寬的向量寄存器910 ;這些寄存器被引用為zmmO到zmm31。較低的16zmm寄存器的較低階256個(gè)位覆蓋在寄存器ymmO-16上。較低的16zmm寄存器的較低階128個(gè)位(ymm寄存器的較低階128個(gè)位)覆蓋在寄存器xmmO-15上。專用向量友好指令格式800對(duì)這些覆蓋的寄存器組操作，如在以下表格中所示的。
[0135]
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 半導(dǎo)體芯片，具有指令執(zhí)行流水線，所述指令執(zhí)行流水線具有帶有邏輯電路的執(zhí)行單元，所述邏輯電路用于執(zhí)行針對(duì)指令的以下操作: 接受第一和第二輸入操作數(shù)，第一和第二輸出操作數(shù)表示候選值和范圍； 給出以下作為所述指令的結(jié)果: 如果所述候選值在所述范圍以內(nèi)，則給出表示所述候選值的量； 如果所述候選值超出所述范圍，則給出表示所述候選值超出所述范圍多遠(yuǎn)的量。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括編碼邏輯，用于將所述結(jié)果編碼成位掩碼。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述編碼邏輯是所述邏輯電路的一部分，所述位掩碼被創(chuàng)建作為所述指令的第二結(jié)果。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述位掩碼被存儲(chǔ)至掩碼寄存器空間。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述指令執(zhí)行流水線可執(zhí)行向量指令。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述指令接受表示所述范圍的起始的第三輸入操作數(shù)。
7.一種方法，包括: 利用單個(gè)指令執(zhí)行以下操作: 確定候選值是否超出范圍；以及 提供: 如果所述候選值未超出所述范圍，則提供所述候選值； 提供表示所述候選值超出所述范圍的程度的值，所述值由所述指令計(jì)算。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所述結(jié)果來編碼位掩碼。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，利用所述單個(gè)指令來執(zhí)行所述編碼。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括將所述位掩碼存儲(chǔ)在掩碼寄存器空間中。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括利用后續(xù)的向量指令來使用所述位掩碼。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，執(zhí)行所述單個(gè)指令作為循環(huán)的一部分。
13.一種包含程序代碼的機(jī)器可讀介質(zhì)，所述程序代碼在由處理器執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致執(zhí)行一種方法，所述方法包括: 執(zhí)行循環(huán)，所述循環(huán)的執(zhí)行包括執(zhí)行指令，所述指令執(zhí)行以下操作: 接收第一輸入操作數(shù)C，C表示值； 接收第二輸入操作數(shù)S，S表示范圍； 計(jì)算C-S ； 確定C-S是正還是負(fù)；以及 提供以下作為結(jié)果: 如果C-S為負(fù)則提供C ； 如果C-S為正則提供C-S。
14.如權(quán)利要求13所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括根據(jù)所述結(jié)果來編碼位掩碼。
15.如權(quán)利要求14所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，利用所述單個(gè)指令來執(zhí)行所述編碼。
16.如權(quán)利要求14所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括利用后續(xù)的向量指令來使用所述位掩碼。
17.如權(quán)利要求13所述的機(jī)器可讀介質(zhì)，其特征在于，S表示表中的條目的范圍，而C表示所述表中 的條目。
【文檔編號(hào)】G06F9/38GK104011659SQ201180075756
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月23日
【發(fā)明者】T·R·克拉弗, E·烏爾德-阿邁德-瓦爾 申請(qǐng)人:英特爾公司