用于將源操作數(shù)映射到不同范圍的系統(tǒng)、裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了在計算機處理器中執(zhí)行范圍映射指令的系統(tǒng)、設(shè)備和方法的實施例。在一些實施例中，范圍映射指令的執(zhí)行將具有源數(shù)據(jù)范圍的數(shù)據(jù)元素映射到具有目的地數(shù)據(jù)范圍的目的地數(shù)據(jù)元素以及存儲目的地數(shù)據(jù)元素。
【專利說明】用于將源操作數(shù)映射到不同范圍的系統(tǒng)、裝置和方法
發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及計算機處理器架構(gòu)，更具體而言，涉及當(dāng)執(zhí)行時導(dǎo)致特定結(jié)果的指令。
【背景技術(shù)】
[0002]在計算中，將值從一個范圍映射到另一個是有用的。例如，期望落入從10至250范圍的序列中的值可被處理成落入新范圍。作為另一個示例，O至256之間的值可被重新映射，使得生成新值，具有相同數(shù)量的值的新序列的相應(yīng)值均勻地分布在較大范圍上?；蛘咻^大范圍可被壓縮成較小范圍，例如，O至256縮小到0-255，且來自較大范圍的一些值被映射到較小的新范圍的相同的新值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]本發(fā)明是作為示例說明的，而不僅限制于各個附圖的圖形，在附圖中，類似的參考編號表示類似的元件，其中:
[0004]圖1示出范圍映射指令的執(zhí)行的示例。
[0005]圖2示出范圍映射指令的執(zhí)行的另一個示例。
[0006]圖3示出范圍映射指令的偽代碼的示例。
[0007]圖4示出處理器中范圍映射指令的使用的實施例。
[0008]圖5示出處理范圍映射指令的方法的實施例。
[0009]圖6示出處理范圍映射指令的方法的實施例。
[0010]圖7A、7B和7C是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性專用矢量友好指令格式的框圖。
[0011]圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的通用矢量友好指令格式及其A類指令模板的方框圖。
[0012]圖SB是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的通用矢量友好指令格式及其B類指令模板的方框圖。
[0013]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。
[0014]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的寄存器架構(gòu)的方框圖。
[0015]圖1lA是示出根據(jù)本發(fā)明的實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)行流水線的框圖。
[0016]圖1lB是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的有序架構(gòu)核的示例性實施例以及包括在處理器中的示例性寄存器重命名的無序發(fā)布/執(zhí)行架構(gòu)核的框圖。
[0017]圖12A和12B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性有序核架構(gòu)的框圖。
[0018]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例示出具有一個以上的核的處理器的框圖。
[0019]圖14示出根據(jù)本發(fā)明一個實施例的系統(tǒng)的框圖。
[0020]圖15示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的第二系統(tǒng)的框圖。[0021]圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例的第三系統(tǒng)的框圖。
[0022]圖17是根據(jù)本發(fā)明的實施例的SoC的框圖。
[0023]圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例的對比使用軟件指令變換器將源指令集中的二進制指令變換成目標(biāo)指令集中的二進制指令的框圖。
【具體實施方式】
[0024]在下面的描述中，闡述了很多具體細節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各實施例可以在不具有這些具體細節(jié)的情況下得到實施。在其他實例中，未詳細示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)以免混淆對本描述的理解。
[0025]在說明書中對“一個實施例”、“一實施例”、“示例實施例”等的引用指示所描述的實施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但并不一定每個實施例都需要包括該特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，這樣的短語不一定是指同一個實施例。此外，當(dāng)結(jié)合一個影響例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，認為在本領(lǐng)域技術(shù)人員學(xué)識范圍內(nèi)，可以與其他影響例一起影響這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性，無論是否對此明確描述。
[0026]指令集，或指令集架構(gòu)(ISA)是涉及編程的計算機架構(gòu)的一部分，并可以包括本機數(shù)據(jù)類型、指令、寄存器架構(gòu)、尋址模式、存儲器架構(gòu)，中斷和異常處理，以及外部輸入和輸出(I/o)。在本文中術(shù)語指令一般指宏指令一即被提供給處理器(或指令轉(zhuǎn)換器，該指令轉(zhuǎn)換器(例如使用靜態(tài)二進制翻譯、包括動態(tài)編譯的動態(tài)二進制翻譯)翻譯、變形、仿真，或以其他方式將指令轉(zhuǎn)換成要由處理器處理的一個或多個指令)的指令)以用于執(zhí)行的指令一而不是微指令或微操作(miCTo-op)—它們是處理器的解碼器解碼宏指令的結(jié)果。
[0027]ISA與微架構(gòu)不同，微架構(gòu)是實現(xiàn)指令集的處理器的內(nèi)部設(shè)計。帶有不同的微架構(gòu)的處理器可以共享共同的指令集。例如，INTEL.奔騰四(Pentium4)處理器、Inte臟)酷睿(Core?)處理器、以及來自加利福尼亞州桑尼威爾(Sunnyvale)的超微半導(dǎo)體有限公司(Advanced Micro Devices, Inc.)的諸多處理器執(zhí)行幾乎相同版本的x86指令集(在更新的版本中加入了一些擴展)，但具有不同的內(nèi)部設(shè)計。例如，ISA的相同寄存器架構(gòu)在不同的微架構(gòu)中可使用已知的技術(shù)以不同方法來實現(xiàn)，包括專用物理寄存器、使用寄存器重命名機制(諸如，使用寄存器別名表RAT、重排序緩沖器R0B、以及隱退寄存器組；使用多映射和寄存器池)的一個或多個動態(tài)分配物理寄存器等。除非另作說明，短語寄存器架構(gòu)、寄存器組，以及寄存器在本文中被用來指代對軟件/編程器以及指令指定寄存器的方式可見的東西。在需要特殊性的情況下，形容詞邏輯、架構(gòu)，或軟件可見的將用于表示寄存器架構(gòu)中的寄存器/文件，而不同的形容詞將用于指定給定微型架構(gòu)中的寄存器(例如，物理寄存器、重新排序緩沖器、退役寄存器、寄存器池)。
[0028]指令集包括一個或多個指令格式。給定指令格式定義各個字段(位的數(shù)量、位的位置)以指定要執(zhí)行的操作(操作碼)以及對其要執(zhí)行該操作的操作碼等。通過指令模板(或子格式)的定義來進一步分解一些指令格式。例如，給定指令格式的指令模板可被定義為具有指令格式的字段(所包括的字段通常在相同的階中，但是至少一些字段具有不同的位位置，因為包括更少的字段)的不同子集，和/或被定義為具有不同解釋的給定字段。由此，ISA的每一指令使用給定指令格式(并且如果定義，則在該指令格式的指令模板的給定一個中)來表達，并且包括用于指定操作和操作碼的字段。例如，示例性ADD指令具有專用操作碼以及包括指定該操作碼的操作碼字段和選擇操作數(shù)的操作數(shù)字段(源I/目的地以及源2)的指令格式，并且該ADD指令在指令流中的出現(xiàn)將具有選擇專用操作數(shù)的操作數(shù)字段中的專用內(nèi)容。
[0029]科學(xué)、金融、自動矢量化的通用，RMS(識別、挖掘以及合成)，以及可視和多媒體應(yīng)用程序(例如，2D/3D圖形、圖像處理、視頻壓縮/解壓縮、語音識別算法和音頻操縱)常常需要對大量的數(shù)據(jù)項執(zhí)行相同操作(被稱為“數(shù)據(jù)并行性”)。單指令多數(shù)據(jù)(SIMD)是指使處理器對多個數(shù)據(jù)項執(zhí)行操作的一種指令。SMD技術(shù)特別適于能夠在邏輯上將寄存器中的比特分割為若干個固定大小的數(shù)據(jù)元素的處理器，每一個元素都表示單獨的值。例如，256比特寄存器中的比特可以被指定為四個單獨的64比特打包的數(shù)據(jù)元素(四字(Q)大小的數(shù)據(jù)元素)，八個單獨的32比特打包的數(shù)據(jù)元素(雙字(D)大小的數(shù)據(jù)元素)，十六單獨的16比特打包的數(shù)據(jù)元素(一字(W)大小的數(shù)據(jù)元素)，或三十二個單獨的8比特數(shù)據(jù)元素(字節(jié)(B)大小的數(shù)據(jù)元素)來被操作的源操作數(shù)。這種類型的數(shù)據(jù)被稱為打包的數(shù)據(jù)類型或矢量數(shù)據(jù)類型，這種數(shù)據(jù)類型的操作數(shù)被稱為打包的數(shù)據(jù)操作數(shù)或矢量操作數(shù)。換句話說，打包數(shù)據(jù)項或向量指的是打包數(shù)據(jù)元素的序列，并且打包數(shù)據(jù)操作數(shù)或向量操作數(shù)是SIMD指令(也稱為打包數(shù)據(jù)指令或向量指令)的源操作數(shù)或目的地操作數(shù)。
[0030]作為示例，一種類型的SIMD指令指定要以垂直方式對兩個源矢量操作數(shù)執(zhí)行的單個矢量操作，以利用相同數(shù)量的數(shù)據(jù)元素，以相同數(shù)據(jù)元素順序，生成相同大小的目的地矢量操作數(shù)(也稱為結(jié)果矢量操作數(shù))。源矢量操作數(shù)中的數(shù)據(jù)元素被稱為源數(shù)據(jù)元素，而目的地矢量操作數(shù)中的數(shù)據(jù)元素被稱為目的地或結(jié)果數(shù)據(jù)元素。這些源矢量操作數(shù)是相同大小，并包含相同寬度的數(shù)據(jù)元素，如此，它們包含相同數(shù)量的數(shù)據(jù)元素。兩個源向量操作數(shù)中的相同位位置中的源數(shù)據(jù)元素形成數(shù)據(jù)元素對(也稱為相對應(yīng)的數(shù)據(jù)元素；即，每個源操作數(shù)的數(shù)據(jù)元素位置O中的數(shù)據(jù)元素相對應(yīng)，每個源操作數(shù)的數(shù)據(jù)元素位置I中的數(shù)據(jù)元素相對應(yīng)，等等)。由該SIMD指令所指定的操作分別地對這些源數(shù)據(jù)元素對中的每一對執(zhí)行，以生成匹配的數(shù)量的結(jié)果數(shù)據(jù)元素，如此，每一對源數(shù)據(jù)元素都具有對應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)元素。由于操作是垂直的并且由于結(jié)果矢量操作數(shù)大小相同，具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)元素，并且結(jié)果數(shù)據(jù)元素與源矢量操作數(shù)以相同數(shù)據(jù)元素順序來存儲，因此，結(jié)果數(shù)據(jù)元素與源矢量操作數(shù)中的它們的對應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素對處于結(jié)果矢量操作數(shù)的相同比特位置。除此示例性類型的SMD指令之外，還有各種其他類型的SMD指令(例如，只有一個或具有兩個以上的源矢量操作數(shù)的；以水平方式操作的；生成不同大小的結(jié)果矢量操作數(shù)的，具有不同大小的數(shù)據(jù)元素的，和/或具有不同的數(shù)據(jù)元素順序的)。應(yīng)該理解，術(shù)語目的地矢量操作數(shù)(或目的地操作數(shù))被定義為執(zhí)行由指令所指定的操作的直接結(jié)果，包括將該目的地操作數(shù)存儲在某一位置(寄存器或在由該指令所指定的存儲器地址)，以便它可以作為源操作數(shù)由另一指令訪問(由另一指令指定該同一個位置)。
[0031]諸如由具有包括x86、MMX?、流式 SMD 擴展(SSE)、SSE2、SSE3、SSE4.1 以及 SSE4.2指令的指令集的Intel? Core?處理器使用的技術(shù)之類的SMD技術(shù)，在應(yīng)用程序性能方面實現(xiàn)了大大的改善。已經(jīng)發(fā)布和/或公布了涉及高級矢量擴展(AVX) (AVX1和AVX2)且使用矢量擴展(VEX)編碼方案的附加SMD擴展集(例如，參見2011年10月的Intd? 64和IA-32架構(gòu)軟件開發(fā)手冊，并且參見2011年6月的Intel?高級矢量擴展編程參考)。[0032]范圍映射
[0033]以下是一般稱為“范圍映射”的指令的實施例以及在包括【背景技術(shù)】中描述的各種不同領(lǐng)域中有益的可用于執(zhí)行這一指令的系統(tǒng)、架構(gòu)指令格式等的實施例。范圍映射指令的執(zhí)行高效地處理較早描述的問題的值(多個值)從一個范圍映射到另一個范圍，因為它取得具有源數(shù)據(jù)范圍的源數(shù)據(jù)元素并將源數(shù)據(jù)元素映射到具有目的地數(shù)據(jù)范圍的目的地數(shù)據(jù)元素。換言之，范圍映射指令的執(zhí)行導(dǎo)致處理器執(zhí)行值從一個范圍映射到另一個范圍。其結(jié)果被寫入目的地寄存器。在一些實施例中，源中的至少一個是寄存器，諸如128比特、256比特、512比特矢量寄存器等。在一些實施例中，源操作數(shù)是與開始存儲器位置相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)元素的集合。另外，在一些實施例中，一個或兩個源的數(shù)據(jù)元素在任何混合之前經(jīng)歷數(shù)據(jù)變換，諸如拌和、廣播、轉(zhuǎn)換等(在本文中將討論示例)。稍后詳細描述寫掩碼寄存器的示例。
[0034]用于單個值的指令的基本形式的示例性格式是“RANGEMAP目的地，源，源_范圍，目的地 _ 范圍(RANGEMAP destination, source, source_range, destination_range)，，，其中操作數(shù)目的地是目的地操作數(shù)，源是源操作數(shù)，源_范圍是源的值的范圍，而目的地_范圍是存儲在目的地中的值的值范圍。在一個實施例中，目的地是目的地操作數(shù)，且源是源操作數(shù)。從存儲器檢索的任何是從存儲器地址開始的連續(xù)比特的集合，且取決于目的地寄存器的大小可能是各種大小之一(128比特、256比特、512比特等)——該大小一般與目的地寄存器相等。在一個實施例中，RANGEMAP(范圍映射)是指令的操作碼。典型地，在指令中明確地定義每個操作數(shù)。可在指令的“前綴”中定義數(shù)據(jù)元素的大小，諸如通過使用類似稍后描述的“W”的數(shù)據(jù)粒度的指示。在大多數(shù)實施例中，W將指示每個數(shù)據(jù)元素是32比特或64比特。如果數(shù)據(jù)元素是32比特大小，且源是512比特大小，則每個源有十六(16)個數(shù)據(jù)元素。在一個實施例中，范圍映射指令可以是VEX或EVEX類型的指令。
[0035]在圖1中示出范圍映射指令執(zhí)行的示例。在該示例中，有一個源N,其具有從下界LB至上界UB的范圍。下界和上界限定該源的可能值的范圍。例如，且在一個實施例中，對于八比特像素范圍，表示一種顏色的像素的值可具有范圍0〈=像素〈=255。在另一個實施例中，源可具有不同限定的范圍，諸如10〈 = N〈 = 250。盡管源具有在該輸入范圍內(nèi)的限定值，但范圍限定該源可具有的可能值的范圍。將執(zhí)行的操作是將具有源范圍的源值N轉(zhuǎn)換成具有不同范圍的另一個值N’。
[0036]例如，且在一個實施例中，范圍映射可將值從較大范圍映射到較小范圍，諸如將具有范圍0〈 = N〈 = 250的整數(shù)映射到具有范圍0〈 = N〈 = 120的整數(shù)。在另一個實施例中，范圍映射可將具有較小范圍的值映射到較大范圍，諸如將具有范圍0〈 = N〈 = 75的整數(shù)映射到具有范圍0〈 = N〈 = 300的整數(shù)。在這些實施例中，用于對源作范圍映射的計算由等式(I)表示，其中源和目的地數(shù)據(jù)范圍中的每一個是基于零的范圍:
[0037]
睡地=源*尼-m含μ(O
[0038]其中，目的地是經(jīng)范圍映射的值的值，源是輸入值，源_范圍是源的范圍，且目的地_范圍是目的地的范圍。在一個實施例中，基于零的數(shù)據(jù)范圍是具有為零的數(shù)據(jù)范圍下界的數(shù)據(jù)范圍。在另一個實施例中，基于非零的數(shù)據(jù)范圍(non-zero based data range)將具有與等式(I)不同的等式，但使用將基于非零的數(shù)據(jù)范圍計入在內(nèi)的等式。源和/或目的地數(shù)據(jù)元素可以是整數(shù)(例如，1、2、4、8等字節(jié)整數(shù))，實數(shù)(例如，2、4、8、16等字節(jié)實數(shù))和/或一些其它數(shù)據(jù)類型。盡管在實施例中，源和目的地是標(biāo)量值，但在替換實施例中，源和目的地是其它類型的操作數(shù)(矢量寄存器、存儲在存儲器中的矢量等)。此外，源和目的地數(shù)據(jù)元素可具有相同和/或不同的數(shù)據(jù)類型(例如，兩個整數(shù)、實數(shù)等，或一個數(shù)據(jù)元素是整數(shù)而另一個數(shù)據(jù)元素是實數(shù)等)。
[0039]在一個實施例中，范圍映射是可由替換公式表示且在計算上可比等式(I)所表示的更高效的范圍映射類型。圖2示出范圍映射204指令的執(zhí)行的另一個示例。在圖2中，范圍映射204將整數(shù)N從輸入范圍2020〈 = N< = 255映射到范圍2060〈 = N’〈 = 256。在該實施例中，可由單個字節(jié)整數(shù)表示的數(shù)據(jù)元素被映射到多字節(jié)整數(shù)。在一個實施例中，用于該范圍映射204的等式是等式(2):
[0040]目的地=源+(源>>7) (2)
[0041]其中目的地是經(jīng)范圍映射的值的整數(shù)值，且源是輸入整數(shù)值。該映射被稱為“α混合”且用于2D圖形。在一個實施例中，源和目的地數(shù)據(jù)范圍是固有的，諸如在等式(2)中。在該實施例中，數(shù)據(jù)范圍不作為操作數(shù)傳遞。
[0042]在代碼序列中使用的范圍映射指令的示例如下:
[0043]int src Pix = src [index]；
[0044]int dstPix = dest [index]；
[0045]int alpha = (srcPix&OxFFOOOOOO)>>24 ；
[0046]alpha = Map256 (alpha) ； // 將 0-255 映射到 0-256
[0047]int tempDst ；
[0048]int s = (srcPix&OxOOOOOOFF)；
[0049]int d = (dstPix&OxOOOOOOFF)；
[0050]tempDst = (d+((s - d) *alpha) >>8)；
[0051]s= (srcPix&OxOOOOFFOO) >>8 ；
[0052]d = (dstPix&OxOOOOFFOO) ?8 ；
[0053]tempDst = (d+((s - d)*alpha)>>8)〈〈8 ;
[0054]s= (srcPix&OxOOFFOOOO) >>16 ；
[0055]d = (dstPix&0x00FF0000)?16 ；
[0056]tempDst = (d+((s - d)*alpha)>>8)〈〈16 ;
[0057]s = (srcPix&OxFFOOOOOO)>>24 ；
[0058]d = (dstPix&OxFFOOOOOO) ?24 ；
[0059]tempDst = (d+((s - d)*alpha)>>8)〈〈24 ;
[0060]dest[index] = tempDst ；
[0061]在一些情況下，源是寄存器(對于該示例，源被視為512比特寄存器，諸如具有16個32比特數(shù)據(jù)元素的ZMM寄存器，然而，可使用其它數(shù)據(jù)元素和寄存器大小，諸如XMM和YMM寄存器和16比特或64比特數(shù)據(jù)元素)。目的地是寄存器或存儲器位置。如果源是存儲器位置，則在一些實施例中，在源的任意混合之前，將其置于臨時寄存器中。另外，存儲器位置的數(shù)據(jù)元素在置于臨時寄存器中之前可經(jīng)歷數(shù)據(jù)變換。[0062]圖3AB示出范圍映射指令的偽代碼的示例。在圖3A中，偽代碼302示出一般的范圍映射指令。在圖3B中，偽代碼352示出用于α混合的范圍映射。
[0063]圖4示出處理器中范圍映射指令的使用的實施例。在401，獲取具有目的地操作數(shù)、源操作數(shù)和范圍指示的范圍映射指令。在一個實施例中，范圍指示作為源_范圍操作數(shù)和目的地_范圍操作數(shù)傳遞。在另一個實施例中，范圍指示是固定的且從指令名導(dǎo)出。在一些實施例中，目的地操作數(shù)是標(biāo)量或矢量寄存器(諸如ΖΜΜ1)。源操作數(shù)可以是標(biāo)量或矢量寄存器，或者可以是存儲器操作數(shù)。
[0064]在403解碼范圍映射指令。取決于指令的格式，在該階段可解釋各種數(shù)據(jù)，諸如如果有數(shù)據(jù)變換，則寫入和檢索哪些寄存器、訪問哪些存儲器地址等。
[0065]在405檢索/讀取源操作數(shù)的值。如果源是寄存器，則該寄存器被讀取。如果源操作數(shù)是存儲器操作數(shù)，則與該操作數(shù)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)元素被檢索。在一些實施例中，來自存儲器的數(shù)據(jù)元素被存儲在臨時寄存器中。 [0066]如果要執(zhí)行任何數(shù)據(jù)元素變換(諸如上轉(zhuǎn)換、廣播、拌和等，稍后將詳細描述)，則可在407執(zhí)行。例如，可將來自存儲器的16比特數(shù)據(jù)元素上轉(zhuǎn)換(upconvert)成32比特數(shù)據(jù)元素，或者可將數(shù)據(jù)元素從一個模式攪和成另一個(例如，XYZff XYZff XYZW…XYZW至XXXXXXXX YYYYYYYY ZZZZZZZZZZ Wffffffffffffff)。
[0067]在409，確定源和目的地數(shù)據(jù)范圍。在一個實施例中，在指令中范圍之一或兩者作為操作數(shù)被傳遞。在另一個實施例中，基于所執(zhí)行的指令，數(shù)據(jù)范圍之一或兩者是固定的。在又一個實施例中，數(shù)據(jù)范圍之一作為操作數(shù)傳遞，而另一個數(shù)據(jù)范圍是固定的。在一個實施例中，來自源和/或目的地數(shù)據(jù)范圍之一或兩者的數(shù)據(jù)范圍固有地來自所執(zhí)行的指令。例如且在一個實施例中，在支持α混合的指令中，固有源和目的地數(shù)據(jù)范圍分別是[O, 255]和[0，256]。作為另一個示例且在另一個實施例中，通過在源中的經(jīng)范圍映射位置從較大圖像采樣以填充目的地的(χ，Y)范圍，來縮放(x，Y)坐標(biāo)以將圖像減小到較小圖像可涉及利用范圍映射指令。這通過將目的地(X，Y)坐標(biāo)映射到較大范圍，在經(jīng)映射的(X，Y)坐標(biāo)處從源讀取并寫入目的地的最初XY坐標(biāo)來完成。
[0068]在411，由執(zhí)行資源執(zhí)行范圍映射指令(或者包括這一指令的操作，諸如微操作)。該執(zhí)行導(dǎo)致基于輸入和輸出數(shù)據(jù)范圍、從源值目的地的逐元素的范圍映射。例如，源的數(shù)據(jù)元素基于源和目的地范圍被映射到目的地。在圖1和圖2中示出這種范圍映射的示例。
[0069]在413，適當(dāng)?shù)姆秶成淠康牡刂当淮鎯Φ侥康牡丶拇嫫?。而且，在圖1和2中示出其示例。盡管分別地示出了 411和413，但是在一些實施例中，它們是作為指令的執(zhí)行的一部分一起執(zhí)行的。
[0070]盡管以上已經(jīng)示出一種類型的執(zhí)行環(huán)境，但它易于修改以符合其它環(huán)境，諸如詳細描述的有序和無序環(huán)境。
[0071]圖5示出處理范圍映射指令的方法的實施例。在此實施例中，假設(shè)早先已經(jīng)執(zhí)行操作401-407中的某些，如果不是全部，然而，沒有示出它們，以便不使下面呈現(xiàn)的細節(jié)模糊。例如，沒有示出獲取和解碼，也沒有示出操作數(shù)檢索。
[0072]在501，接收源輸入、源數(shù)據(jù)范圍和目的地數(shù)據(jù)范圍。例如，從源操作數(shù)接收源數(shù)據(jù)元素。在一些實施例中，從對應(yīng)的指令操作數(shù)接收源和目的地范圍。在另一個實施例中，源和目的地數(shù)據(jù)范圍之一或多個由指令名稱固定。在進一步的實施例中，基于用于對源數(shù)據(jù)元素作范圍映射的等式，數(shù)據(jù)范圍中的一個或多個是固有的。
[0073]在503-507，執(zhí)行循環(huán)以范圍映射兩個或更多個數(shù)據(jù)元素。在一個實施例中，源和目的地之一或兩者是標(biāo)量寄存器、示例寄存器、存儲器位置和/或其組合。此外，由源引用的一個或多個數(shù)據(jù)元素中的每一個可以是一個或多個整數(shù)、實數(shù)等，如上所述。在505，執(zhí)行數(shù)據(jù)元素的范圍映射。所執(zhí)行的范圍映射的示例在圖1-3B中示出。例如，可執(zhí)行一般的范圍映射的循環(huán)，諸如將具有開始范圍的值映射到較小或較大的范圍?；蛘?，執(zhí)行公知的范圍映射的循環(huán)(α混合等)。在507，循環(huán)結(jié)束。如果在503-507，一個數(shù)據(jù)元素被范圍映射(例如對標(biāo)量值作范圍映射等)，則不執(zhí)行循環(huán)且單個值的適當(dāng)范圍映射被執(zhí)行。
[0074]圖6示出處理范圍映射指令的方法的實施例。在該實施例中，假設(shè)在601之前，已經(jīng)執(zhí)行操作401-407中的一些(若非全部的話)。在601，對于每個數(shù)據(jù)元素，利用源數(shù)據(jù)范圍和目的地數(shù)據(jù)范圍，對源輸入應(yīng)用范圍映射。在一些實施例中，并行執(zhí)行范圍映射。例如，可執(zhí)行多個數(shù)據(jù)元素的一般范圍映射，諸如將具有開始范圍的數(shù)據(jù)元素映射到較小或較大的范圍。或者，執(zhí)行利用公知的范圍映射的循環(huán)(α混合等)。
[0075]盡管圖5和6已經(jīng)討論了基于一般范圍映射或α混合范圍映射的范圍映射。另夕卜，應(yīng)當(dāng)清楚地理解可將其它類型的范圍映射用于本發(fā)明。在一個實施例中，在單個指令中進行范圍映射操作的可能優(yōu)點是較快的性能，更緊湊的代碼和可能通過使用一個指令而不是序列(可能無法識別該序列的目的)使得代碼更易于理解/自文檔化。例如且在一個實施例中，程序中的更多指令可導(dǎo)致執(zhí)行該程序的較大數(shù)量的循環(huán)。相反，具有較小的指令可導(dǎo)致較少數(shù)量的循環(huán)來執(zhí)行該程序。
[0076]示例性指令格式
[0077]本文中所描述的指令的實施例可以不同的格式體現(xiàn)。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。
[0078]VEX指令格式
[0079]VEX編碼允許指令具有兩個以上操作數(shù)，并且允許SMD矢量寄存器比128比特長。VEX前綴的使用提供了三個操作數(shù)(或者更多)句法。例如，先前的兩個操作數(shù)指令執(zhí)行改寫源操作數(shù)的操作(諸如A = Α+Β)。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。
[0080]圖7Α示出示例性AVX指令格式，包括VEX前綴702、實操作碼字段730、MoD R/M字節(jié)740、SIB字節(jié)750、位移字段762、以及IMM8772。圖7B示出來自圖7A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段774和基礎(chǔ)操作字段742。圖7C示出來自圖7A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段744。
[0081]VEX前綴(字節(jié)0-2)702以三字節(jié)形式進行編碼。第一字節(jié)是格式字段740 (VEX字節(jié)0，比特[7:0])，該格式字段740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比特字段。具體地，REX字段705 (VEX字節(jié)1，比特[7-5])由VEX.R比特字段(VEX字節(jié)1，比特[7] - R)、VEX.X比特字段(VEX字節(jié)1，比特[6] - X)以及VEX.B比特字段(VEX字節(jié)1，比特[5] - B)組成。這些指令的其他字段對如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低三個比特(rrr、xxx以及bbb)進行編碼，由此Rrrr、Xxxx以及Bbbb可通過增加VEX.R、VEX.X以及VEX.B來形成。操作碼映射字段715 (VEX字節(jié)1，比特[4:0] - mmmmm)包括對隱含的領(lǐng)先操作碼字節(jié)進行編碼的內(nèi)容。W字段764 (VEX字節(jié)2，比特[7] -W)由記號VEX.W表示，并且取決于該指令提供了不同的功能。VEX.vvvv720 (VEX字節(jié)2,比特[6:3]-vvvv)的作用可包括如下:1) VEX.vvvv對以顛倒(1(多個)補碼)的形式指定第一源寄存器操作數(shù)進行編碼，且對具有兩個或兩個以上源操作數(shù)的指令有效；2) VEX.vvvv針對特定矢量位移對以I (多個)補碼的形式指定的目的地寄存器操作數(shù)進行編碼；或者3) VEX.vvvv不對任何操作數(shù)進行編碼，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含1111b。如果VEX.L768大小的字段(VEX字節(jié)2，比特[2]-L) =0，則它指示128比特矢量；如果VEX.L = 1，則它指示256比特矢量。前綴編碼字段725 (VEX字節(jié)2，比特[1:0]-ρρ)提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加位。
[0082]實操作碼字段730 (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。
[0083]MOD R/Μ字段740 (字節(jié)4)包括MOD字段742 (比特[7_6])、Reg字段744 (比特[5-3])、以及R/Μ字段746(比特[2_0])。Reg字段744的作用可包括如下:對目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)(RffT中的rrr)進行編碼；或者被視為操作碼擴展且不用于對任何指令操作數(shù)進行編碼。R/Μ字段746的作用可包括如下:對參考存儲器地址的指令操作數(shù)進行編碼；或者對目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進行編碼。
[0084]縮放索引基址(SIB) —縮放字段750(字節(jié)5)的內(nèi)容包括用于存儲器地址生成的SS752(位[7-6])。先前已經(jīng)針對寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了 SIB.xxx754(比特[5-3])和SIB.bbb756(比特[2-0])的內(nèi)容。
[0085]位移字段762和立即數(shù)字段(IMM8)772包含地址數(shù)據(jù)。
[0086]通用向量友好指令格式
[0087]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某些字段)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)量操作兩者的實施例，但是替換實施例只通過向量友好指令格式使用向量操作。
[0088]圖8A-8B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的通用矢量友好指令格式及其指令模板的方框圖。圖8A是示出了根據(jù)本發(fā)明的實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SB是示出了根據(jù)本發(fā)明的實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，針對通用向量友好指令格式800定義A類和B類指令模板，兩者包括無存儲器訪問805的指令模板和存儲器訪問820的指令模板。在向量友好指令格式的上下文中的通用術(shù)語是指不綁定到任何專用指令集的指令格式。
[0089]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)長度(或大小)與32比特(4字節(jié))或64比特(8字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或大小)(并且由此，64字節(jié)向量由16雙字大小的元素或者替換地8四字大小的元素組成)、64字節(jié)向量操作數(shù)長度(或大小)與16比特(2字節(jié))或8比特(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或大小)、32字節(jié)向量操作數(shù)長度(或大小)與32比特(4字節(jié))、64比特(8字節(jié))、16比特(2字節(jié))、或8比特(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或大小)、以及16字節(jié)向量操作數(shù)長度(或大小)與32比特(4字節(jié))、64比特(8字節(jié))、16比特(2字節(jié))、或8比特(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或大小)的本發(fā)明的實施例，但是替換實施例可支持更大、更小、和/或不同的向量操作數(shù)大小(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比特(16字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度)。
[0090]圖8A中的A類指令模板包括:1)在無存儲器訪問805的指令模板內(nèi)，示出了無存儲器訪問的全部舍入控制型操作810的指令模板、以及無存儲器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作815的指令模板；以及2)在存儲器訪問820的指令模板內(nèi)，示出存儲器訪問的時間825的指令模板和存儲器訪問的非時間830的指令模板。圖8B中的B類指令模板包括:1)在無存儲器訪問805的指令模板內(nèi)，示出了無存儲器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作812的指令模板以及無存儲器訪問的寫掩碼控制的vsize型操作817的指令模板；以及2)在存儲器訪問820的指令模板內(nèi)，示出了存儲器訪問的寫掩碼控制827的指令模板。
[0091]通用向量友好指令格式800包括以下列出以在圖8A-8B中示出順序的如下字段。
[0092]格式字段840-該字段中的特定值(指令格式標(biāo)識符值)唯一地標(biāo)識了向量友好指令格式，并且由此標(biāo)識了指令在指令流中以向量友好指令格式的出現(xiàn)。由此，該字段在無需只有通用向量友好指令格式的指令集的意義上是任選的。
[0093]基礎(chǔ)操作字段842-其內(nèi)容區(qū)分了不同的基礎(chǔ)操作。
[0094]寄存器索引字段844-其內(nèi)容直接或者通過地址生成指定了源或目的地操作數(shù)在寄存器中或者在存儲器中的位置。這些包括足夠數(shù)量的比特以從PxQ(例如，32x512、16x128,32x1024,64x1024)個寄存器組中選擇N個寄存器。盡管在一個實施例中N可多達三個源和一個目的地寄存器，但是替換實施例可支持更多或更少的源和目的地寄存器(例如，可支持高達兩個源，其中這些源中的一個源還用作目的地，可支持高達三個源，其中這些源中的一個源還用作目的地，可支持高達兩個源和一個目的地)。
[0095]修飾符(modifier)字段846 —其內(nèi)容將以指定存儲器訪問的通用向量指令格式出現(xiàn)的指令與不指定存儲器訪問的通用向量指令格式出現(xiàn)的指令區(qū)分開；即在無存儲器訪問805的指令模板與存儲器訪問820的指令模板之間。存儲器訪問操作讀取和/或?qū)懭氲酱鎯ζ鲗哟?在一些情況下，使用寄存器中的值來指定源和/或目的地址)，而非存儲器訪問操作不這樣(例如，源和/或目的地是寄存器)。盡管在一個實施例中，該字段還在三種不同的方式之間選擇以執(zhí)行存儲器地址計算，但是替換實施例可支持更多、更少或不同的方式來執(zhí)行存儲器地址計算。
[0096]擴充操作字段850 —其內(nèi)容區(qū)分了除基礎(chǔ)操作以外要執(zhí)行的各種不同操作中的哪一個操作。該字段是上下文專用的。在本發(fā)明的一個實施例中，該字段被分成類字段868、α字段852、以及β字段854。擴充操作字段850允許在單一指令而非2、3或4個指令中執(zhí)行多組共同的操作。
[0097]縮放字段860 —其內(nèi)容允許用于存儲器地址生成(例如，用于使用2β_*索引+基址的地址生成)的索引字段的內(nèi)容的縮放。
[0098]位移字段862Α —其內(nèi)容用作存儲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)。
[0099]位移因數(shù)字段862Β(注意，位移字段862Α直接在位移因數(shù)字段862Β上的并置指示使用一個或另一個)一其內(nèi)容用作地址生成的一部分，它指定由存儲器訪問的大小(N)縮放的位移因 數(shù)，其中N是存儲器訪問中的字節(jié)數(shù)量(例如，用于使用2.~索引+基址+縮放的位移的地址生成)。忽略冗余的低階位，并且因此位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲器操作數(shù)總大小以生成在計算有效地址時所使用的最終位移。N的值由處理器硬件在運行時基于完整操作碼字段874(稍候在本文中描述)和數(shù)據(jù)操縱字段854C確定。位移字段862A和位移因數(shù)字段862B在它們不用于無存儲器訪問805的指令模板和/或不同的實施例可實現(xiàn)這兩者中的僅一個或均未實現(xiàn)的意義上是任選的。
[0100]數(shù)據(jù)元素寬度字段864 —其內(nèi)容區(qū)分了將要使用大量數(shù)據(jù)元素寬度中的哪一個(在一些實施例中用于所有的指令，在其他實施例中只用于一些指令)。該字段在如果支持僅一個數(shù)據(jù)元素寬度和/或使用操作碼的某一方面來支持數(shù)據(jù)元素寬度則不需要的意義上是任選的。
[0101]寫掩碼字段870 —其內(nèi)容基于每一數(shù)據(jù)元素位置來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)操作和擴充操作的結(jié)果。A類指令模板支持合并-寫掩碼，而B類指令模板支持合并寫掩碼和調(diào)零寫掩碼兩者。當(dāng)合并的向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作(由基礎(chǔ)操作和擴充操作指定)期間保護目的地中的任何元素集免于更新時，在另一實施例中，保持其中對應(yīng)掩碼比特具有O的目的地的每一元素的舊值。相反，當(dāng)調(diào)零向量掩碼允許在執(zhí)行任何操作(由基礎(chǔ)操作和擴充操作指定)期間使目的地中的任何元素集調(diào)零時，在一個實施例中，目的地的元素在對應(yīng)掩碼比特具有O值時被設(shè)為O。該功能的子集是控制執(zhí)行的操作的向量長度的能力(即，從第一個到最后一個要修改的元素的跨度)，然而，被修改的元素不必是連續(xù)的。由此，寫掩碼字段870允許部分向量操作，這包括加載、存儲、算術(shù)、邏輯等。盡管描述了其中寫掩碼字段870的內(nèi)容選擇了多個寫掩碼寄存器中的包含要使用的寫掩碼的一個寫掩碼寄存器(并且由此寫掩碼字段870的內(nèi)容間接地標(biāo)識了要執(zhí)行的掩碼操作)的本發(fā)明的實施例，但是替換實施例相反或另外允許掩碼寫字段870的內(nèi)容直接地指定要執(zhí)行的掩碼操作。
[0102]立即數(shù)字段872 —其內(nèi)容允許對立即數(shù)的指定。該字段在實現(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)的指令中不存在的意義上是任選的。
[0103]類字段868 —其內(nèi)容在指令的不同的類之間進行區(qū)分。參考圖8A-B，該字段的內(nèi)容在A類和B類指令之間進行選擇。在圖8A-B中，圓角方形用于指示專用值存在于字段中(例如，在圖8A-B中分別用于類字段868的A類868A和B類868B)。
[0104]A類指令模板
[0105]在A類非存儲器訪問805的指令模板的情況下，α字段852被解釋為其內(nèi)容區(qū)分了要執(zhí)行不同擴充操作類型中的哪一種(例如，針對無存儲器訪問的舍入型操作810和無存儲器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作815的指令模板分別指定舍入852Α.1和數(shù)據(jù)變換852Α.2)的RS字段852Α，而β字段854區(qū)分了要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲器訪問805指令模板中，縮放字段860、位移字段862Α以及位移縮放字段862Β都不存在。
[0106]無存儲器訪問的指令模板一全部舍入控制型操作
[0107]在無存儲器訪問的全部舍入控制型操作810的指令模板中，β字段854被解釋為其內(nèi)容提供了靜態(tài)舍入的舍入控制字段854Α。盡管在本發(fā)明的所述實施例中舍入控制字段854Α包括抑制所有浮點異常(SAE)字段856和舍入操作控制字段858，但是替換實施例可支持、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/字段中的一個或另一個(例如，可只有舍入操作控制字段858)。
[0108]SAE字段856 —其內(nèi)容區(qū)分是否停用異常事件報告；當(dāng)SAE字段856的內(nèi)容指示啟用抑制時，給定指令不報告任何種類的浮點異常標(biāo)志且不引發(fā)任何浮點異常處理程序。[0109]舍入操作控制字段858 —其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(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858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)明的一個實施例中，舍入操作控制字段850的內(nèi)容覆蓋該寄存器值。
[0110]無存儲器訪問的指令模板一數(shù)據(jù)變換型操作
[0111]在無存儲器訪問的數(shù)據(jù)變換型操作815的指令模板中，β字段854被解釋為數(shù)據(jù)變換字段854Β，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行大量數(shù)據(jù)變換中的哪一個(例如，無數(shù)據(jù)變換、拌和、廣播)。
[0112]在A類存儲器訪問820的指令模板的情況下，α字段852被解釋為驅(qū)逐提示字段852Β，其內(nèi)容區(qū)分要使用驅(qū)逐提示中的哪一個(在圖8Α中，為存儲器訪問時間825指令模板和存儲器訪問非時間830的指令模板分別指定時間852Β.1和非時間852Β.2)，而β字段854被解釋為數(shù)據(jù)操縱字段854C，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行大量數(shù)據(jù)操縱操作(也稱為基元(primitive))中的哪一個(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)。存儲器訪問820的指令模板包括縮放字段860、以及任選的位移字段862A或位移縮放字段862B。
[0113]向量存儲器指令使用轉(zhuǎn)換支持來執(zhí)行來自存儲器的向量負載并將向量存儲到存儲器。如同有規(guī)律的向量指令，向量存儲器指令以數(shù)據(jù)元素式的方式與存儲器來回傳輸數(shù)據(jù)，其中實際傳輸?shù)脑赜蛇x為寫掩碼的向量掩碼的內(nèi)容闡述。
[0114]存儲器訪問的指令模板一時間
[0115]時間數(shù)據(jù)是可能很快地重新使用足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現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0116]存儲器訪問的指令模板一非時間
[0117]非時間數(shù)據(jù)是不可能很快地重新使用足以從第一級高速緩存中的高速緩存受益且應(yīng)當(dāng)給予驅(qū)逐優(yōu)先級的數(shù)據(jù)。然而，這是提示且不同的處理器可以不同的方式實現(xiàn)它，包括完全忽略該提不。
[0118]B類指令模板
[0119]在B類指令模板的情況下，α字段852被解釋為寫掩碼控制(Z)字段852C，其內(nèi)容區(qū)分由寫掩碼字段870控制的寫掩碼應(yīng)當(dāng)是合并還是歸零。
[0120]在B類非存儲器訪問805的指令模板的情況下，β字段854的一部分被解釋為RL字段857Α，其內(nèi)容區(qū)分要執(zhí)行不同擴充操作類型中的哪一種(例如，針對無存儲器訪問的寫掩碼控制部分舍入控制類型操作812的指令模板和無存儲器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作817的指令模板分別指定舍入857Α.1和向量長度(VSIZE) 857Α.2)，而β字段854的其余部分區(qū)分要執(zhí)行指定類型的操作中的哪一種。在無存儲器訪問805指令模板中，縮放字段860、位移字段862Α以及位移縮放字段862Β都不存在。
[0121]在無存儲器訪問的寫掩碼控制的部分舍入控制型操作810的指令模板中，β字段854的其余部分被解釋為舍入操作字段859Α，并且停用異常事件報告(給定指令不報告任何種類的浮點異常標(biāo)志且不提起任何浮點異常處理器)。
[0122]舍入操作控制字段859Α —只作為舍入操作控制字段858，其內(nèi)容區(qū)分執(zhí)行一組舍入操作中的哪一個(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859A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)明的一個實施例中，舍入操作控制字段850的內(nèi)容覆蓋該寄存器值。
[0123]在無存儲器訪問的寫掩碼控制VSIZE型操作817的指令模板中，β字段854的其余部分被解釋為向量長度字段859Β，其內(nèi)容區(qū)分了要執(zhí)行大量數(shù)據(jù)向量長度中的哪一個(例如，128字節(jié)、256字節(jié)、或512字節(jié))。
[0124]在B類存儲器訪問820的指令模板的情況下，β字段854的一部分被解釋為廣播字段857Β，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854的其余部分被解釋為向量長度字段859Β。存儲器訪問820的指令模板包括縮放字段860、以及任選的位移字段862Α或位移縮放字段862Β。
[0125]針對通用向量友好指令格式800，示出完整操作碼字段874，包括格式字段840、基礎(chǔ)操作字段842以及數(shù)據(jù)元素寬度字段864。盡管示出了其中完整操作碼字段874包括所有這些字段的一個實施例，但是完整操作碼字段874包括在不支持所有這些字段的實施例中的少于所有的這些字段。完整操作碼字段874提供該操作碼(opcode)。
[0126]擴充操作字段850、數(shù)據(jù)元素寬度字段864以及寫掩碼字段870允許這些特征在每一指令的基礎(chǔ)上以通用向量友好指令格式指定。
[0127]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，其中這些指令允許基于不同的數(shù)據(jù)元素寬度應(yīng)用該掩碼。
[0128]在A類和B類內(nèi)找到的各種指令模板在不同的情形下是有益的。在本發(fā)明的一些實施例中，不同處理器或者處理器內(nèi)的不同核可只有支持僅A類、僅B類、或者可支持兩類。舉例而言，期望用于通用計算的高性能通用無序核可只支持B類，期望主要用于圖形和/或科學(xué)(吞吐量)計算的核可只支持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的核，但是并非來自兩類的所有模板和指令都在本發(fā)明的范圍內(nèi))。同樣，單一處理器可包括多個核，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，在具有分離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)計算的一個核可僅支持A類，而通用核中的一個或多個可以是具有期望用于通用計算的僅支持B類的無序執(zhí)行和寄存器重命名的高性能通用核。沒有單獨的圖形核的另一處理器可包括支持A類和B類兩者的一個或多個通用有序或無序核。當(dāng)然，在本發(fā)明的不同實施例中，來自一類的特征也可在其他類中實現(xiàn)。以高級語言撰寫的程序可被輸入(例如，僅僅按時間編譯或者統(tǒng)計編譯)到各種不同的可執(zhí)行形式，包括:1)只有用于執(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撰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。
[0129]示例性專用向量友好指令格式
[0130]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的示例性專用向量友好指令格式的框圖。圖9示出在其指定位置、大小、解釋和字段的次序、以及那些字段中的一些字段的值的意義上是專用的專用矢量友好指令格式900。專用矢量友好指令格式900可用于擴展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展的現(xiàn)有x86指令集的前綴編碼字段、實操作碼字節(jié)字段、MOD R/M字段、SIB字段、位移字段、以及立即數(shù)字段一致。示出來自圖8的字段，來自圖9的字段映射到來自圖8的字段。
[0131]應(yīng)當(dāng)理解，雖然出于說明的目的在通用矢量友好指令格式800的上下文中，本發(fā)明的實施例參考專用矢量友好指令格式900進行了描述，但是本發(fā)明不限于專用矢量友好指令格式900，聲明的地方除外。例如，通用向量友好指令格式800構(gòu)想各種字段的各種可能的大小，而專用向量友好指令格式900被示為具有特定大小的字段。作為具體示例，盡管在專用向量友好指令格式900中數(shù)據(jù)元素寬度字段864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800構(gòu)想數(shù)據(jù)元素寬度字段864的其他大小)。
[0132]通用向量友好指令格式800包括以下列出的按照圖9A中示出的順序的如下字段。
[0133]EVEX前綴(字節(jié)0-3) 902 —以四字節(jié)形式進行編碼。
[0134]格式字段840(EVEX字節(jié)0，比特[7:0]) —第一字節(jié)(EVEX字節(jié)O)是格式字段840，并且它包含0x62(在本發(fā)明的一個實施例中用于區(qū)分向量友好指令格式的唯一值)。
[0135]第二-第四字節(jié)(EVEX字節(jié)1-3)包括提供專用能力的大量比特字段。
[0136]REX字段905 (EVEX字節(jié)I，比特[7-5])—由EVEX.R比特字段(EVEX字節(jié)I，比特
[7]- R)、EVEX.X比特字段(EVEX字節(jié)1，比特[6] - X)以及(857BEX字節(jié)1，比特[5] - B)組成。EVEX.R、EVEX.X和EVEX.B比特字段提供與對應(yīng)VEX比特字段相同的功能，并且使用(多個)I補碼的形式進行編碼，即ZMMO被編碼為1111B，ZMM15被編碼為0000B。這些指令的其他字段對如在本領(lǐng)域中已知的寄存器索引的較低三個比特(rrr、XXX、以及bbb)進行編碼’由此Rrrr、Xxxx以及Bbbb可通過增加EVEX.R、EVEX.X以及EVEX.B來形成。
[0137]REX’字段810 —這是REX’字段810的第一部分，并且是用于對擴展的32個寄存器集合的較高16個或較低16個寄存器進行編碼的EVEX.R’比特字段(EVEX字節(jié)1，比特
[4]-R，)。在本發(fā)明的一個實施例中，該位與以下指示的其他位一起以位顛倒的格式存儲以(在公知x86的32比特模式下)與其實操作碼字節(jié)是62的BOUND指令進行區(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)明的替換實施例不以顛倒的格式存儲該指示的位以及其他指示的位。值I用于對較低16個寄存器進行編碼。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。
[0138]操作碼映射字段915(EVEX字節(jié)1，比特[3:0] - _皿)-其內(nèi)容對隱含的領(lǐng)先操作碼字節(jié)(0F、0F38、或0F3)進行編碼。
[0139]數(shù)據(jù)元素寬度字段864 (EVEX字節(jié)2，比特[7] - W)—由記號EVEX.W表示。EVEX.W用于定義數(shù)據(jù)類型(32比特數(shù)據(jù)元素或64比特數(shù)據(jù)元素)的粒度(大小)。
[0140]EVEX.vvvv920 (EVEX 字節(jié) 2,比特[6:3]-vvvv) — EVEX.vvvv 的作用可包括如下:
1)EVEX.VVVV對以顛倒((多個)1補碼)的形式指定的第一源寄存器操作數(shù)進行編碼且對具有兩個或兩個以上源操作數(shù)的指令有效；2)EVEX.vvvv針對特定向量位移對以(多個)I補碼的形式指定的目的地寄存器操作數(shù)進行編碼；或者3)EVEX.vvvv不對任何操作數(shù)進行編碼，保留該字段，并且應(yīng)當(dāng)包含1111b。由此，EVEX.vvvv字段920對以顛倒((多個)1補碼)的形式存儲的第一源寄存器指定符的4個低階比特進行編碼。取決于該指令，額外不同的EVEX比特字段用于將指定符大小擴展到32個寄存器。
[0141]EVEX.U868類字段(EVEX字節(jié)2，比特[2]_U) —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。[0142]前綴編碼字段925 (EVEX字節(jié)2，比特[1:0]-ρρ) —提供了用于基礎(chǔ)操作字段的附加比特。除了對以EVEX前綴格式的傳統(tǒng)SSE指令提供支持以外，這也具有的壓縮SMD前綴的益處(EVEX前綴只需要2比特，而不是需要字節(jié)來表達SMD前綴)。在一個實施例中，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，這些傳統(tǒng)SMD前綴被編碼成SMD前綴編碼字段；并且在運行時在提供給解碼器的PLA之前被擴展成傳統(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展，但是為了一致性，特定實施例以類似的方式擴展，但允許由這些傳統(tǒng)SIMD前綴指定不同的含義。替換實施例可重新設(shè)計PLA以支持2比特SMD前綴編碼，并且由此不需要擴展。
[0143]α 字段 852 (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，還被示為具有α) —如先前所述的，該字段是上下文專用的。
[0144]β 字段 854 (EVEX 字節(jié) 3，比特[6:4]_SSS，也稱為 EVEX.s2_0、EVEX.r2_0、EVEX.rr 1、EVEX.LLO、EVEX.LLB，還被示為具有β β β) —如先前所述的，該字段是內(nèi)容專用的。
[0145]REX’字段810 —這是REX’字段的其余部分，并且是可用于對擴展的32個寄存器集合的較高16個或較低16寄存器進行編碼的EVEX.R’位字段(EVEX字節(jié)3，位[3] - V’)。該位以位反轉(zhuǎn)的格式存儲。值I用于對較低16個寄存器進行編碼。換句話說，通過組合EVEX.V’、EVEX.VVW 來形成 V’ VVVV。
[0146]寫掩碼字段870(EVEX字節(jié)3，比特[2:0]_kkk) —其內(nèi)容指定寫掩碼寄存器中的寄存器索引，如先前所述的。在本發(fā)明的一個實施例中，專用值EVEX.kkk = 000具有隱含著沒有寫掩碼用于特定指令(這可以各種方式(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)實現(xiàn))的特別行為。
[0147]實操作碼字段930 (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指定。
[0148]MOD R/Μ字段940 (字節(jié)5)包括MOD字段942、Reg字段944、以及R/Μ字段946。如先前所述的，MOD字段942的內(nèi)容在存儲器訪問和非存儲器訪問的操作之間進行區(qū)分。Reg字段944的作用可被歸結(jié)為兩種情形:對目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進行編碼；或者被視為操作碼擴展且不用于對任何指令操作數(shù)進行編碼。R/Μ字段946的作用可包括如下:對參考存儲器地址的指令操作數(shù)進行編碼；或者對目的地寄存器操作數(shù)或源寄存器操作數(shù)進行編碼。
[0149]縮放索引基數(shù)(SIB)字節(jié)(字節(jié)6) —如先前所述的，縮放字段850的內(nèi)容用于存儲器地址生成。SIB.xxx954和SIB.bbb956 一先前已經(jīng)針對寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了這些字段的內(nèi)容。
[0150]位移字段862A (字節(jié)7-10) —當(dāng)MOD字段942包含10時，字節(jié)7_10是位移字段862A，并且它與傳統(tǒng)32比特位移(disp32) —樣地工作，并且以字節(jié)粒度工作。
[0151]位移因數(shù)字段862B(字節(jié)7) —當(dāng)MOD字段942包含01時，字節(jié)7是位移因數(shù)字段862B。該字段的位置與傳統(tǒng)x86指令集8比特位移(dispS)的位置相同，它以字節(jié)粒度工作。由于dispS是符號擴展的，因此它可只在-128和127字節(jié)偏移量之間尋址，在64字節(jié)的高速緩存線的方面，disp8使用可被設(shè)為僅四個真正有用的值-128、-64、0和64的8比特；由于常常需要更大的范圍，所以使用disp32 ;然而，disp32需要4個字節(jié)。與disp8和disp32對比，位移因數(shù)字段862B是dispS的重新解釋；當(dāng)使用位移因數(shù)字段862B時，實際位移通過位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲器操作數(shù)訪問的大小(N)確定。該類型的位移被稱為disp8*N。這減小了平均指令長度(用于位移但具有大得多的范圍的單一字節(jié))。這種壓縮位移基于有效位移是存儲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862B替代傳統(tǒng)x86指令集8位位移。由此，位移因數(shù)字段862B以與x86指令集8比特位移相同的方式(因此在ModRM/SIB編碼規(guī)則中沒有變化)進行編碼，唯一的不同在于，dispS超載至disp8*N。換句話說，在編碼規(guī)則或編碼長度中沒有變化，而僅在通過硬件對位移值的解釋中有變化(這需要使位移縮放存儲器操作數(shù)的大小以獲得字節(jié)式地址偏移量)。
[0152]立即數(shù)字段872如先前所述地操作。
[0153]完整操作碼字段
[0154]圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的構(gòu)成完整操作碼字段874的具有專用向量友好指令格式900的字段的方框圖。具體地，完整操作碼字段874包括格式字段840、基礎(chǔ)操作字段842、以及數(shù)據(jù)元素寬度(W)字段864。基礎(chǔ)操作字段842包括前綴編碼字段925、操作碼映射字段915以及實操作碼字段930。
[0155]寄存器索引字段
[0156]圖9C是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的構(gòu)成寄存器索引字段844的具有專用矢量友好指令格式900的字段的方框圖。具體地，寄存器索引字段844包括REX字段905、REX’ 字段 910、M0DR/M.reg 字段 944、M0DR/M.r/m 字段 946、VVVV 字段 920、xxx 字段 954 以 及bbb字段956。
[0157]擴充操作字段
[0158]圖9D是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的構(gòu)成擴充操作字段850的具有專用矢量友好指令格式900的字段的方框圖。當(dāng)類(U)字段868包含O時，它表達EVEX.UO (A類868A);當(dāng)它包含I時，它表達EVEX.U1(B類868B)。當(dāng)U = O且MOD字段942包含11 (表達無存儲器訪問操作)時，α字段852 (EVEX字節(jié)3，比特[7] - EH)被解釋為rs字段852A。當(dāng)rs字段852A包含I (舍入852A.1)時，β字段854 (EVEX字節(jié)3，比特[6:4] - SSS)被解釋為舍入控制字段854A。舍入控制字段854A包括一比特SAE字段856和兩比特舍入操作字段858。當(dāng)rs字段852A包含O (數(shù)據(jù)變換852A.2)時，β字段854(EVEX字節(jié)3，比特[6:4] -SSS)被解釋為三比特數(shù)據(jù)變換字段854B。當(dāng)U = O且MOD字段942包含00、01或10 (表達存儲器訪問操作)時，α字段852 (EVEX字節(jié)3，比特[7] - EH)被解釋為驅(qū)逐提示(EH)字段852Β且β字段854(EVEX字節(jié)3，比特[6:4] - SSS)被解釋為三比特數(shù)據(jù)操縱字段854C。
[0159]當(dāng)U = I時，α字段852 (EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為寫掩碼控制(Z)字段852C。當(dāng)U = I且MOD字段942包含11 (表達無存儲器訪問操作)時，β字段854的一部分(EVEX字節(jié)3，比特[4] - S0)被解釋為RL字段857Α ;當(dāng)它包含I (舍入857Α.1)時，β字段854的其余部分(EVEX字節(jié)3，比特[6_5] - S2^1)被解釋為舍入操作字段859Α，而當(dāng)RL字段857Α包含O (VSIZE857.Α2)時，β字段854的其余部分(EVEX字節(jié)3，比特[6-5] -S2^1)被解釋為矢量長度字段859Β (EVEX字節(jié)3，比特[6_5] - L1^0)。當(dāng)U = I且MOD字段942包含00、01或10 (表達存儲器訪問操作)時，β字段854(EVEX字節(jié)3，比特[6:4] - SSS)被解釋為矢量長度字段859B(EVEX字節(jié)3，比特[6_5] - L1^0)和廣播字段857B(EVEX字節(jié)3，比特[4] - B)。
[0160]示例性編碼成具體的示例友好指令格式
[0161]示例性寄存器架構(gòu)
[0162]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的寄存器架構(gòu)1000的框圖。在所示出的實施例中，有32個512比特寬的矢量寄存器1010 ;這些寄存器被引用為zmmO到zmm31。較低的16zmm寄存器的較低階256個比特覆蓋在寄存器ymmO-16上。較低的16zmm寄存器的較低階128個比特(ymm寄存器的較低階128個比特)覆蓋在寄存器xmmO-15上。專用向量友好指令格式900對這些覆蓋的寄存器組操作，如在以下表格中所示的。
[0163]
【權(quán)利要求】
1.一種在計算機處理器中執(zhí)行范圍映射指令的方法，包括: 獲取范圍映射指令，其中所述范圍映射指令包括目的地操作數(shù)、源操作數(shù)和范圍映射指示; 解碼所獲取的范圍映射指令； 執(zhí)行經(jīng)解碼的范圍映射指令以執(zhí)行具有源數(shù)據(jù)范圍的源操作數(shù)的第一數(shù)據(jù)元素至具有目的地數(shù)據(jù)范圍的第二數(shù)據(jù)元素的映射；以及將第二數(shù)據(jù)元素存儲到目的地操作數(shù)的目的地。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)范圍和第二數(shù)據(jù)范圍是固定的，且所述范圍映射指示是范圍映射指令的名稱。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源數(shù)據(jù)范圍基于源數(shù)據(jù)范圍操作數(shù)且所述目的地數(shù)據(jù)范圍基于目的地數(shù)據(jù)范圍操作數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源操作數(shù)是512比特寄存器且所述目的地操作數(shù)是存儲器。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，并行地完成所述范圍映射。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源和目的地操作數(shù)是512比特寄存器。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源操作數(shù)是512比特存儲器位置，且來自所述存儲器位置的所 述數(shù)據(jù)元素在源的范圍映射之前被加載到臨時的512比特寄存器。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)元素是32比特。
9.一種非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，所述介質(zhì)具有可執(zhí)行指令，用以導(dǎo)致一個或多個處理單元執(zhí)行用于保護存儲在設(shè)備的存儲系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)免受惡意軟件改變的方法，所述方法包括: 響應(yīng)于范圍映射指令，所述范圍映射指令包括源操作數(shù)、目的地操作數(shù)、范圍映射指示， 確定所述源操作數(shù)的數(shù)據(jù)元素的源數(shù)據(jù)范圍， 確定所述目的地操作數(shù)的目的地數(shù)據(jù)范圍， 將具有源數(shù)據(jù)范圍的源操作數(shù)的第一數(shù)據(jù)元素映射到具有目的地數(shù)據(jù)范圍的第二數(shù)據(jù)元素，以及 將第二數(shù)據(jù)元素存儲到目的地操作數(shù)的目的地。
10.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，確定所述源數(shù)據(jù)范圍包括: 從源數(shù)據(jù)范圍操作數(shù)接收源數(shù)據(jù)范圍。
11.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，確定所述目的地數(shù)據(jù)范圍包括: 從目的地數(shù)據(jù)范圍操作數(shù)接收目的地數(shù)據(jù)范圍。
12.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，源和目的地數(shù)據(jù)范圍是固定的。
13.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，源和目的地數(shù)據(jù)范圍在用于執(zhí)行映射的等式中是固有的。
14.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述源操作數(shù)是512比特寄存器且所述目的地操作數(shù)是存儲器。
15.如權(quán)利要求14所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述源操作數(shù)的數(shù)據(jù)元素從16比特上變換至32比特。
16.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述源操作數(shù)是512比特寄存器。
17.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述目的地操作數(shù)是512比特寄存器。
18.如權(quán)利要求9所述的非瞬態(tài)機器可讀介質(zhì)，其特征在于，所述源操作數(shù)是512比特存儲器位置，且來自此存儲器位置的所述數(shù)據(jù)元素在源的映射之前被加載到臨時的512比特寄存器。
19.一種處理器，包括: 硬件解碼器，用于解碼范圍映射指令，其中所述范圍映射指令包括目的地操作數(shù)、源操作數(shù)和范圍映射指示； 執(zhí)行邏輯，用于執(zhí)行具有源數(shù)據(jù)范圍的源操作數(shù)的第一數(shù)據(jù)元素至具有目的地數(shù)據(jù)范圍的第二數(shù)據(jù)元素的映射。
20.如權(quán)利要求19所述的處理器，還包括: 源寄存器，用于存儲第一數(shù)據(jù)元素；以及 目的地寄存器，用于存儲第二數(shù)據(jù)元素。
【文檔編號】G06F9/30GK104011668SQ201180075830
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】E·烏爾德-阿邁德-瓦爾, T·R·克拉弗 申請人:英特爾公司