多寄存器收集指令的制作方法
【專利摘要】處理器獲取多寄存器收集指令，該多寄存器收集指令包括指定目的地矢量寄存器的目的地操作數(shù)和標(biāo)識(shí)內(nèi)容的源操作數(shù)，該內(nèi)容指示多個(gè)第一矢量寄存器、各自標(biāo)識(shí)源數(shù)據(jù)元素的矢量寄存器中的每一個(gè)的索引的第一集合，每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的索引的第二集合。解碼并執(zhí)行該指令，導(dǎo)致對(duì)于矢量寄存器中的每一個(gè)寄存器的索引的第一集合中的每一個(gè)索引，與該矢量寄存器的索引相對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素被存儲(chǔ)在與該源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的所標(biāo)識(shí)的索引的第二集合對(duì)應(yīng)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素的集合中。
【專利說明】多寄存器收集指令
發(fā)明領(lǐng)域
[0001 ] 本發(fā)明的領(lǐng)域一般涉及計(jì)算機(jī)處理器架構(gòu)，且尤其涉及多寄存器收集指令。
【背景技術(shù)】
[0002]指令集，或指令集架構(gòu)(ISA)是涉及編程的計(jì)算機(jī)架構(gòu)的一部分，并可以包括本機(jī)數(shù)據(jù)類型、指令、寄存器架構(gòu)、尋址模式、存儲(chǔ)器架構(gòu)，中斷和異常處理，以及外部輸入和輸出(I/O)。應(yīng)注意術(shù)語指令在本文中一般指的是宏指令一提供給處理器以供執(zhí)行的指令一與從處理器的解碼器解碼宏指令得到的微指令或微操作相反。
[0003]指令集架構(gòu)與微架構(gòu)不同，該微架構(gòu)是實(shí)現(xiàn)ISA的處理器的內(nèi)部設(shè)計(jì)。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 Pentium4處理器、Intel Core處理器，以及位于Sunnyvale CA的Advanced Micro Devices, Inc.處理器實(shí)現(xiàn)x86指令集的幾乎相同的版本(帶有被添加到較新的版本中的某些擴(kuò)展)，但是，具有不同的內(nèi)部設(shè)計(jì)。例如，ISA的相同寄存器架構(gòu)在不同的微架構(gòu)中使用已知的技術(shù)以不同方法來實(shí)現(xiàn)，包括專用物理寄存器、使用寄存器重命名機(jī)制(諸如，如美國專利N0.5，446，912所述，使用寄存器假名表(RAT)、重排序緩沖器(R0B)、以及引退寄存器組；如果美國專利N0.5，207，132所述，使用多個(gè)寄存器映射和池)的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)態(tài)分配物理寄存器，等等。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)。
[0004]指令集包括一個(gè)或多個(gè)指令格式。給定指令格式定義各種字段(位數(shù)、位的位置)以指定，其中，要執(zhí)行的操作以及將對(duì)其進(jìn)行操作的操作數(shù)。給定指令是使用給定指令格式來表達(dá)的，并指定操作和操作數(shù)。指令流是特定指令序列，其中，序列中的每一指令都是某一個(gè)指令格式出現(xiàn)的指令。
[0005]科學(xué)、金融、自動(dòng)矢量化的通用，RMS(識(shí)別、挖掘以及合成)/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(shí)別算法和音頻操縱)常常需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)項(xiàng)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(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)執(zhí)行相同操作的一種指令。SMD技術(shù)特別適于能夠在邏輯上將寄存器中的位分割為若干個(gè)固定大小的數(shù)據(jù)元素的處理器，每一個(gè)元素都表示單獨(dú)的值。例如，64位寄存器中的位可以被指定為作為四個(gè)單獨(dú)的16位數(shù)據(jù)元素來被操作的源操作數(shù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)元素都表示單獨(dú)的16位值。作為另一個(gè)示例，256位寄存器中的位可以被指定為四個(gè)單獨(dú)的64位打包的數(shù)據(jù)元素(四字(Q)大小的數(shù)據(jù)元素)，八個(gè)單獨(dú)的32位打包的數(shù)據(jù)元素(雙字(D)大小的數(shù)據(jù)元素)，十六單獨(dú)的16位打包的數(shù)據(jù)元素(一字(W)大小的數(shù)據(jù)元素)，或三十二個(gè)單獨(dú)的8位數(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(xiàng)或矢量指的是打包數(shù)據(jù)元素的序列；并且打包數(shù)據(jù)操作數(shù)或矢量操作數(shù)是SMD指令(也稱為打包數(shù)據(jù)指令或矢量指令)的源操作數(shù)或目的地操作數(shù)。
[0006]作為示例，一種類型的SIMD指令指定要以垂直方式對(duì)兩個(gè)源矢量操作數(shù)執(zhí)行的單個(gè)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(gè)源矢量操作數(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(duì)(也稱為相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素；即，每個(gè)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(duì)應(yīng)，每個(gè)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(duì)應(yīng)，等等)。由該SIMD指令所指定的操作分別地對(duì)這些源數(shù)據(jù)元素對(duì)中的每一對(duì)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(duì)源數(shù)據(jù)元素都具有對(duì)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(chǔ)，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(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素對(duì)處于結(jié)果矢量操作數(shù)的相同位位置。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(gè)或具有兩個(gè)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(chǔ)在某一位置(寄存器或在由該指令所指定的存儲(chǔ)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(gè)位置)。
[0007]諸如由具有包括x86、MMX?、流式 SMD 擴(kuò)展(SSE)、SSE2、SSE3、SSE4.1 以及 SSE4.2指令的指令集的Intei⑩Core?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(shí)現(xiàn)了大大的改善(Core?和MMX?是位于加利福尼亞州Santa Clara的Intel Corporation的注冊(cè)商標(biāo)或商標(biāo)。)。稱為高級(jí)矢量擴(kuò)展(AVX) (AVX1和AVX2)又使用VEX編碼方案的額外的SIMD擴(kuò)展集已經(jīng)被發(fā)布或出版(例如,參見Intel? 64和IA_32Architectures SoftwareDevelopers Manual, 2011 年 10 月；參見 Intel K Advanced Vector Extensions ProgrammingReference,2011年 6 月)。
[0008]某些指令集架構(gòu)允許多個(gè)矢量和標(biāo)量操作并行完成并更新指令集架構(gòu)寄存器集。存在需要來自不同的寄存器集的值然后對(duì)這些值進(jìn)行操作以計(jì)算其它值的操作。在當(dāng)前的指令集架構(gòu)中，可通過跨不同寄存器集使用相對(duì)較長(zhǎng)且依賴的置換和混洗鏈來收集來自不同寄存器元素的值，這是昂貴且復(fù)雜的。
[0009]附圖簡(jiǎn)沭
[0010]在附圖的圖形中作為示例而非限制地說明了本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記指示類似的元件，并且其中:
[0011]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多寄存器收集指令的示例性執(zhí)行；
[0012]圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性收集索引格式；
[0013]圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多寄存器收集指令的另一個(gè)示例性執(zhí)行；
[0014]圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例通過在處理器中執(zhí)行多寄存器收集指令來從不同矢量寄存器收集多個(gè)值的示例性操作；
[0015]圖5是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例出現(xiàn)多寄存器收集指令時(shí)用于執(zhí)行的示例性操作的流程圖，其中源操作數(shù)指定矢量寄存器；
[0016]圖6是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例出現(xiàn)多寄存器收集指令時(shí)用于執(zhí)行的示例性操作的流程圖，其中源操作數(shù)指定存儲(chǔ)器位置；
[0017]圖7a示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性AVX指令格式，包括VEX前綴、實(shí)操作碼字段、MoD R/M字節(jié)、SIB字節(jié)、位移字段以及IMM8 ；
[0018]圖7B示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來自圖7A的哪些字段構(gòu)成完整操作碼字段和基礎(chǔ)操作字段；
[0019]圖7C示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例來自圖7A的哪些字段構(gòu)成寄存器索引字段；
[0020]圖8A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用矢量友好指令格式及其A類指令模板的框圖；
[0021]圖SB是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的通用矢量友好指令格式及其B類指令模板的框圖；
[0022]圖9A是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用矢量友好指令格式的方框圖；
[0023]圖9B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)成完整操作碼字段的具有專用矢量友好指令格式的字段的框圖；
[0024]圖9C是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)成寄存器索引字段的具有專用矢量友好指令格式的字段的框圖；
[0025]圖9D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(augmentation)操作字段的具有專用矢量友好指令格式的字段的框圖；
[0026]圖10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1lA是示出了根據(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)行流水線這兩者的框圖；
[0028]圖1lB是示出了根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的要被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)核這兩者的框圖；
[0029]圖12A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的連接到管芯上(on-die)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)且具有第二級(jí)(L2)高速緩存的本地子集的單處理器核的方框圖；
[0030]圖12B是根據(jù)本發(fā)明的各實(shí)施例的圖12A中的處理器核的一部分的展開圖；
[0031]圖13是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的可具有一個(gè)以上核、可具有集成存儲(chǔ)器控制器、并且可具有集成圖形的處理器的方框圖；
[0032]圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的框圖；
[0033]圖15是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的更具體的第一示例性系統(tǒng)的框圖；
[0034]圖16是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的更具體的第二示例性系統(tǒng)的框圖；
[0035]圖17是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的SoC的框圖；以及
[0036]圖18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】
[0037]在下面的描述中，闡述了很多具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的各實(shí)施例可以在不具有這些具體細(xì)節(jié)的情況下得到實(shí)施。在其他實(shí)例中，未詳細(xì)示出公知的電路、結(jié)構(gòu)和技術(shù)以免混淆對(duì)本描述的理解。
[0038]在說明書中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”、“一實(shí)施例”、“示例實(shí)施例”等的引用指示所描述的實(shí)施例可以包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但并不一定每個(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合一個(gè)實(shí)施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，我們認(rèn)為，可本領(lǐng)域技術(shù)人員的學(xué)識(shí)范圍內(nèi)，與其他實(shí)施例相結(jié)合地影響這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性，無論是否對(duì)此明確描述。
[0039]如前面詳細(xì)描述的，當(dāng)前的指令集架構(gòu)允許通過跨不同寄存器集使用長(zhǎng)且依賴的置換和混洗鏈來收集來自不同寄存器元素的值，這是昂貴、復(fù)雜且耗時(shí)的且會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)指令序列。
[0040]以下詳細(xì)描述多寄存器收集指令(GatherMultiReg)的實(shí)施例以及可用于執(zhí)行該指令的系統(tǒng)、架構(gòu)、指令格式等的實(shí)施例。多寄存器收集指令包括指定目的地矢量寄存器的目的地操作數(shù)和標(biāo)識(shí)內(nèi)容的源操作數(shù)，該內(nèi)容指示多個(gè)第一矢量寄存器、第一矢量寄存器中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)索引的第一集合(各自標(biāo)識(shí)其相應(yīng)矢量寄存器中的源數(shù)據(jù)元素)，以及每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的第二集合。多寄存器收集指令在被執(zhí)行時(shí)導(dǎo)致來自多個(gè)矢量寄存器的多個(gè)源數(shù)據(jù)元素被存儲(chǔ)到單個(gè)目的地矢量寄存器的目的地?cái)?shù)據(jù)元素。
[0041]在一些實(shí)施例中，源操作數(shù)指定源矢量寄存器，該源矢量寄存器包括多個(gè)源數(shù)據(jù)元素，每個(gè)可指定矢量寄存器和至該矢量寄存器的索引。每個(gè)源數(shù)據(jù)元素可進(jìn)一步指定是否將對(duì)應(yīng)于索引的源數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)目的地?cái)?shù)據(jù)元素。在其它實(shí)施例中，源操作數(shù)指定存儲(chǔ)器位置，該存儲(chǔ)器位置的內(nèi)容指示多個(gè)矢量寄存器、矢量寄存器中的每一個(gè)的索引 的第一集合(各自標(biāo)識(shí)在其相應(yīng)收集矢量寄存器中的源數(shù)據(jù)元素)以及每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的第二集合。
[0042]該指令的一個(gè)不例是“GatherMultiRegliPS/H)] zmml, zmm2 (收集多寄存器[PS/ro]zmml，zmm2)”，其中zmml和zmm2是矢量寄存器(諸如，128位、256位、512位寄存器)，其中zmml是目的地矢量寄存器且zmm2是源矢量寄存器，其指示多個(gè)其它矢量寄存器和這些示例寄存器的索引，用于從這些寄存器收集源數(shù)據(jù)元素。指令的“PS”部分指示標(biāo)量浮點(diǎn)(4字節(jié))，而指令的“PD”部分指示雙浮點(diǎn)(8字節(jié))。用于整數(shù)矢量形式的多寄存器收集指令的另一個(gè)示例還可用于實(shí)施例中，諸如加載打包DWORD或QWORD整數(shù)元素的“GatherMultiReg[D/Q] zmml, zmm2 (收集多寄存器[D/Q]zmml, zmm2) ”。
[0043]該指令的另一個(gè)不例是“GatherMultiRegliPS/roilzmml，〈memory〉(收集多寄存器[PS/PD] zmml, <存儲(chǔ)器? ”，其中zmml是矢量寄存器(諸如128位、256位、512位寄存器)，且〈memory〉是存儲(chǔ)器中的位置，其指示多個(gè)其它矢量寄存器連同至這些矢量寄存器的索弓丨，用于從其收集源數(shù)據(jù)元素。指令的“PS”部分指示標(biāo)量浮點(diǎn)(_4字節(jié))，而指令的“PD”部分指示雙浮點(diǎn)(8字節(jié))。用于整數(shù)矢量形式的多寄存器收集指令的另一個(gè)示例還用于實(shí)施例中，諸如加載打包DWORD或QWORD整數(shù)元素的“GatherMultiReg[D/Q]zmml,〈memory〉”。
[0044]圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多寄存器收集指令的示例性執(zhí)行。多寄存器收集指令100包括目的地操作數(shù)105和源操作數(shù)110。多寄存器收集指令100屬于指令集架構(gòu)，且在指令流內(nèi)指令100的每次“出現(xiàn)”將包括目的地操作數(shù)105和源操作數(shù)110內(nèi)的值。在該示例中，目的地操作數(shù)105和源操作數(shù)110 二者均是矢量寄存器(諸如128位、256位、512位寄存器)。矢量寄存器可以是具有16個(gè)32位數(shù)據(jù)元素的z_寄存器，然而，可使用其它數(shù)據(jù)元素和寄存器大小，諸如x_或y_寄存器和16位或64位數(shù)據(jù)元素。
[0045]由源操作數(shù)指定的源矢量寄存器(zmm2，如所示)的內(nèi)容140包括多個(gè)數(shù)據(jù)元素，其中的每一個(gè)可指定矢量寄存器和至該矢量寄存器的索引，且還指定與索引對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)是否被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)目的地?cái)?shù)據(jù)元素(在本文中稱為收集索引)。對(duì)于標(biāo)量浮點(diǎn)(PS)，每個(gè)收集索引是4字節(jié)(32位)。在一些實(shí)施例中，較低的16位用于表示矢量寄存器的號(hào)和至該矢量寄存器的索引，該示例寄存器包含要收集的數(shù)據(jù)元素，且最高有效位指示是否采取動(dòng)作(是否將所標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在目的地示例寄存器中)。
[0046]圖2示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示例性收集索引格式210。收集索引格式210的較低8位指不矢量寄存器號(hào)210。接下來的較聞8位表不寄存器索引215。最聞?dòng)行皇强呻S時(shí)備用(actionable)位220，其指示是否采取行動(dòng)(是否將寄存器號(hào)210標(biāo)識(shí)的寄存器的寄存器索引215標(biāo)識(shí)的索引處的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在目的地矢量寄存器中的相應(yīng)位置中)。
[0047]利用圖2所示的收集索引格式，z_2矢量寄存器的索引O處標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素具有收集索引值(按十六進(jìn)制表示法)0X80000003h，其表示矢量寄存器3(例如，zmm3)及其索引0，且是可隨時(shí)備用的。z_2矢量寄存器的索引I處標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素具有收集索引值(按十六進(jìn)制表示法)0x80000004h，其表示矢量寄存器4(例如，zmm4)及其索引0，且是可隨時(shí)備用的。zmm2矢量寄存器的索引2處標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素具有收集索引值0x80000505h，其表示矢量寄存器5 (例如，zmm5)及其索引5，且是可隨時(shí)備用的。zmm2矢量寄存器的索弓I 3處標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素具有收集索引值0X800000206h，其表示矢量寄存器6 (例如，zmm6)及其索引2，且是可隨時(shí)備用的。zmm2矢量寄存器的索引4-15處標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素各自具有收集索引值OxOOOOOOOOh，其表示矢量寄存器0(例如，zmmO)及其索引0，且并非是可隨時(shí)備用的(表示z_2矢量寄存器的索引4-15處的元素將不會(huì)被存儲(chǔ)在zmml矢量寄存器的索引4-15處的元素中)。
[0048]對(duì)哪些位表示矢量寄存器號(hào)以及哪些位表示該矢量寄存器的索引的選擇在不同的實(shí)施例中可為不同選擇。例如，較低的16位可表示矢量寄存器號(hào)，而較高的16位可形成寄存器索引，這允許未來的ISA擴(kuò)展。在這種情況下，指令還可包括用以指示可隨時(shí)備用性的另一個(gè)源寄存器，或用以指示是否收集數(shù)據(jù)元素的掩碼寄存器。
[0049]在一些實(shí)施例中，在所標(biāo)示的矢量寄存器的寄存器索引處的源數(shù)據(jù)元素被存儲(chǔ)到與源矢量寄存器(假設(shè)它是隨時(shí)備用的)的索引對(duì)應(yīng)的目的地矢量寄存器的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。例如，在這一實(shí)施例中，在矢量寄存器3的索引O處的源數(shù)據(jù)可被加載到索引O處的目的地?cái)?shù)據(jù)中，因?yàn)槭占饕滴挥谠谠词噶考拇嫫鞯乃饕齇處。
[0050]如圖1所示，如源矢量寄存器zmm2的索引O的收集索引值指示的，值160——其是矢量寄存器z_3的索引O標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的值一被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引O標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。如源矢量寄存器工_2的索引I的收集索引值指示的，值162——其是矢量寄存器z_4的索引O處的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引I標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。如源矢量寄存器zmm2的索引2的收集索引值指示的，值164——其是矢量寄存器z_5的索引5處的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引2標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。如源矢量寄存器zmm2的索引3的收集索引值指示的，值166——其是矢量寄存器z_6的索引2處的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引3標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。因?yàn)樵磾?shù)據(jù)元素z_2[4-15]的值各自具有指示不采取動(dòng)作的可隨時(shí)備用位，所以目的地矢量寄存器zmml (例如，zmml [4-15])的相應(yīng)目的地?cái)?shù)據(jù)元素的值不被改變。
[0051]因此，當(dāng)執(zhí)行指令100之后，目的地矢量寄存器zmml的內(nèi)容170包括在索引O處的值160、在索引I處的值162、在索引2處的164、在索引3處的166，且在索引4_15處的目的地示例寄存器的值不改變。
[0052]圖3示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多寄存器收集指令的另一個(gè)示例性執(zhí)行。多寄存器收集指令300包括目的地操作數(shù)305和源操作數(shù)310。多寄存器收集指令300屬于指令集架構(gòu)，且在指令流內(nèi)指令300的每次“出現(xiàn)”將包括目的地操作數(shù)305和源操作數(shù)310內(nèi)的值。在該示例中，目的地操作數(shù)305是矢量寄存器(諸如128位、256位、512位寄存器)，且源操作數(shù)310是標(biāo)識(shí)內(nèi)容的存儲(chǔ)器中的位置，該內(nèi)容指示多個(gè)矢量寄存器和至所指示的矢量寄存器中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)索引且還指示由所指示的索引標(biāo)識(shí)的每個(gè)源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的集合。矢量寄存器可以是具有16個(gè)32位數(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或ymm寄存器和16位或64位數(shù)據(jù)元素。
[0053]由源操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的內(nèi)容340包括多個(gè)數(shù)據(jù)元素。如圖3所示，由源操作數(shù)310指定的存儲(chǔ)器位置的索引O處的數(shù)據(jù)元素具有收集索引值0x800000003h，它表示矢量寄存器3(例如，zmm3)及其索引0，且是隨時(shí)備用的。由源操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引I處標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)元素具有收集索引值0x80000004h，它表示矢量寄存器4(例如，zmm4)及其索引0，且是隨時(shí)備用的。由源操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引2處標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)元素具有收集索引值0x80000505h，它表示矢量寄存器5 (例如，zmm5)及其索引5，且是隨時(shí)備用的。由源操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引3處標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)元素具有收集索引值0x800000206h，它表示矢量寄存器6(例如，zmm6)及其索引2，且是隨時(shí)備用的。由操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引4-15處標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)元素各自具有收集索引值OxOh，其指示對(duì)于這些數(shù)據(jù)元素將不收集元素。
[0054]如圖3所示，如操作數(shù)310指定的存儲(chǔ)器位置的索引O的收集索引值指示的，值360——其是矢量寄存器zmm3的索引O標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引O標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。如操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引I的收集索引值指示的，值362——其是矢量寄存器z_4的索引O處的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引I標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。如操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引2的收集索引值指示的，值364——其是矢量寄存器zmm5的索引5處的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引2標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。如操作數(shù)310標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置的索引3的收集索引值指示的，值366——是矢量寄存器zmm6的索引2的源數(shù)據(jù)元素的值——被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器zmml的索引3標(biāo)識(shí)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。因?yàn)椴僮鲾?shù)310指定的存儲(chǔ)器位置的索引4-15的源數(shù)據(jù)元素的值各自具有指示不采取動(dòng)作的可隨時(shí)備用位，所以目的地矢量寄存器zmml (例如，zmml [4-15])的相應(yīng)目的地?cái)?shù)據(jù)元素的值不被改變。
[0055]因此，當(dāng)執(zhí)行指令300之后，目的地矢量寄存器zmml的內(nèi)容370包括在索引O處的值160、在索引I處的值162、在索引2處的164、在索引3處的166，且在索引4_15處的目的地示例寄存器的值不改變。
[0056]因此，多寄存器收集指令利用單個(gè)指令收集來自不同矢量寄存器的不同的元素。在一些實(shí)施例中，優(yōu)化訪問，使得當(dāng)在特定通道(lane)中時(shí)，在一次掃描中，來自該通道的所有寄存器的值被復(fù)制。因?yàn)槎嗉拇嫫魇占噶罾脝蝹€(gè)指令從不同的矢量寄存器收集不同的元素，所以它去除了用于從不同寄存器收集值的高成本的混洗和置換，由此改進(jìn)性能。
[0057]多寄存器收集指令可通過編譯器自動(dòng)生成，或者可由軟件開發(fā)者手動(dòng)編碼。單個(gè)多寄存器收集指令不僅節(jié)省指令數(shù)，還降低編程復(fù)雜度。單個(gè)多寄存器收集指令還減小執(zhí)行端口壓力并減少內(nèi)部緩沖器(諸如，RS (保留站)、R0B (重排序緩沖器)、獲取和解碼緩沖器)的使用，從而給予提高的性能和降低的功耗。
[0058]圖4示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例通過在處理器中執(zhí)行多寄存器收集指令來從不同矢量寄存器收集多個(gè)值的示例性操作。在操作410，通過處理器獲取多寄存器收集指令(例如，通過處理器的獲取單元)。多寄存器收集指令包括目的地操作數(shù)和源操作數(shù)。目的地操作數(shù)指定目的地矢量寄存器(例如，如上所述的xmm、ymm或zmm寄存器)。源操作數(shù)標(biāo)識(shí)內(nèi)容，該內(nèi)容指示多個(gè)矢量寄存器(例如，xmm、ymm或zmm寄存器)，這些矢量寄存器中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)索引的第一集合，其中索引中的每一個(gè)標(biāo)識(shí)源數(shù)據(jù)元素在其對(duì)應(yīng)的矢量寄存器中的位置，且還指示每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的第二集合。
[0059]例如，在一個(gè)實(shí)施例中，源操作數(shù)指定源矢量寄存器(例如，如上所述的xmm、ymm或z_寄存器)，該源矢量寄存器包括可各自指定矢量寄存器和至該矢量寄存器的索引的多個(gè)源數(shù)據(jù)元素。這些源數(shù)據(jù)元素中的每一個(gè)還可指定對(duì)應(yīng)于矢量寄存器索引的數(shù)據(jù)元素是否被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。在另一個(gè)實(shí)施例中，源操作數(shù)如前所述地指定存儲(chǔ)器位置。
[0060]流程從操作410移動(dòng)到操作415，在那里處理器解碼多寄存器收集指令。例如，在一些實(shí)施例中，處理器包括(例如，通過處理器的獲取單元)向其提供指令的硬件解碼單元。對(duì)于解碼單元，可使用各種不同的公知解碼單元。例如，該解碼單元可以將多寄存器收集指令解碼為單個(gè)寬微指令。作為另一個(gè)示例，該解碼單元可以將多寄存器收集指令解碼為多個(gè)寬微指令。作為特別適于無序處理器流水線的另一示例，該解碼單元可以將多寄存器收集指令解碼為一個(gè)或多個(gè)微操作(micro-op)，其中每個(gè)微操作可被發(fā)出并無序地執(zhí)行。而且，該解碼單元可以用一個(gè)或多個(gè)解碼器來實(shí)現(xiàn)，并且每個(gè)解碼器可被實(shí)現(xiàn)為可編程邏輯陣列(PLA)，如本領(lǐng)域公知的。作為示例，給定解碼單元可以:1)具有轉(zhuǎn)向邏輯以便將不同的宏指令定向到不同的解碼器；2)第一解碼器，可解碼該指令集的一子集(但是比第二、第三、和第四解碼器解碼得更多，并且每次生成兩個(gè)微操作)；3)第二、第三、和第四解碼器，可各解碼完整指令集的僅一子集，并且每次僅生成一個(gè)微操作；4)微序列R0M，可以解碼完整指令集的僅一子集并且每次生成四個(gè)微操作；以及5)由解碼器和微序列ROM饋送的復(fù)用邏輯，確定哪個(gè)輸出被提供至微操作隊(duì)列。該解碼單元的其他實(shí)施例可具有解碼更多或更少指令和指令子集的更多或更少的解碼器。例如，一個(gè)實(shí)施例可具有第二、第三和第四解碼器，該第二、第三和第四解碼器可每次各生成兩個(gè)微操作；并且可包括每次生成8個(gè)微操作的微序列器ROM。
[0061]流程然后移動(dòng)到操作420，在那里處理器執(zhí)行經(jīng)解碼的多寄存器收集指令，從而導(dǎo)致對(duì)于所指示的矢量寄存器中的每一個(gè)寄存器的所指示的索引的第一集合中的每一個(gè)索弓丨，與該寄存器矢量的所指示的索引相對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素將被存儲(chǔ)在與該源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的所標(biāo)識(shí)的索引的第二集合對(duì)應(yīng)的目的地?cái)?shù)據(jù)元素的集合中。例如，在其中源操作數(shù)指定源矢量寄存器的實(shí)施例中，該源矢量寄存器的源數(shù)據(jù)元素中的每一個(gè)包括收集索引值，該收集索引值指定矢量寄存器和至該矢量寄存器的索引，且還指定與該索引對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素是否將被存儲(chǔ)在目的地矢量寄存器中的相應(yīng)目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。
[0062]圖5是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例出現(xiàn)多寄存器收集指令時(shí)用于執(zhí)行的示例性操作的流程圖，其中源操作數(shù)指定矢量寄存器。在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖5描述的操作結(jié)合操作420進(jìn)行。
[0063]在操作510，處理器讀取源矢量寄存器的第一數(shù)據(jù)元素的值(收集索引值)。在一個(gè)實(shí)施例中，該值采用收集索引格式210的形式。流程然后移動(dòng)到操作515，在那里處理器確定收集索引值是否指示數(shù)據(jù)元素應(yīng)被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)位置中。例如，參考收集索引格式210，處理器確定是否設(shè)置隨時(shí)備用位220。如果收集索引值指示應(yīng)收集數(shù)據(jù)元素，則流程移動(dòng)到操作530，否則流程移動(dòng)到操作520。
[0064]在操作520，處理器讀取源矢量寄存器的后續(xù)數(shù)據(jù)元素的收集索引值。流程然后移動(dòng)到操作525，在那里處理器確定收集索引值是否指示數(shù)據(jù)元素應(yīng)被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)位置中。如果是，則流程移動(dòng)到操作530，否則流程移動(dòng)到操作540。
[0065]在操作530，處理器確定由收集索引值指示的寄存器的索引和矢量寄存器。例如，遵循收集索引格式210的格式，值的較低8位標(biāo)識(shí)矢量寄存器(按寄存器號(hào))，接下來的較高8位標(biāo)識(shí)至該寄存器的索引。流程然后移動(dòng)到操作535，在那里處理器將與所確定的索引對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在與具有收集索引值的源矢量寄存器的索引對(duì)應(yīng)的目的地矢量寄存器中的位置中。流程從操作535移動(dòng)到操作540。
[0066]在操作540，處理器確定在源矢量寄存器中是否有另一個(gè)數(shù)據(jù)元素。如果是，則流程移動(dòng)回到操作520。如果不是，則操作完成。
[0067]圖6是示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例出現(xiàn)多寄存器收集指令時(shí)用于執(zhí)行的示例性操作的流程圖，其中源操作數(shù)指定存儲(chǔ)器位置。在一個(gè)實(shí)施例中，參考圖6描述的操作結(jié)合操作420進(jìn)行。
[0068]在操作610，處理器檢索源操作數(shù)中標(biāo)識(shí)的存儲(chǔ)器位置所指定的數(shù)據(jù)元素。在一個(gè)實(shí)施例中，所檢索的數(shù)據(jù)元素各自采用收集索引格式210的形式。流程然后移動(dòng)到操作615，在那里處理器確定第一檢索數(shù)據(jù)元素的收集索引值是否指示數(shù)據(jù)元素應(yīng)被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)位置中。如果是，則流程移動(dòng)到操作630，否則流程移動(dòng)到操作620。
[0069]在操作620，處理器讀取從源操作數(shù)指定的存儲(chǔ)器位置檢索的后續(xù)數(shù)據(jù)元素的收集索引值。流程然后移動(dòng)到操作625，在那里處理器確定收集索引值是否指示數(shù)據(jù)元素應(yīng)被存儲(chǔ)到目的地矢量寄存器中的相應(yīng)位置中。如果是，則流程移動(dòng)到操作630，否則流程移動(dòng)到操作640。
[0070]在操作630，處理器確定由收集索引值指示的矢量寄存器的索引和矢量寄存器。流程然后移動(dòng)到操作635，在那里處理器將與所確定的索引對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)元素存儲(chǔ)在與從源操作數(shù)指定的存儲(chǔ)器位置檢索的數(shù)據(jù)元素的位置對(duì)應(yīng)的目的地矢量寄存器中的位置中。流程從操作635移動(dòng)到操作640。
[0071]在操作640，處理器確定在源操作數(shù)指定的存儲(chǔ)器位置中是否有另一個(gè)數(shù)據(jù)元素。如果是，則流程移動(dòng)回到操作620。如果不是，則操作完成。
[0072]示例性指令格式
[0073]本文中所描述的指令的實(shí)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(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。
[0074]VEX指令格式
[0075]VEX編碼允許指令具有兩個(gè)以上操作數(shù)，并且允許SMD矢量寄存器比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，先前的兩個(gè)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。
[0076]圖7A示出示例性AVX指令格式，包括VEX前綴702、實(shí)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。
[0077]VEX前綴(字節(jié)0-2) 702以三字節(jié)形式進(jìn)行編碼。第一字節(jié)是格式字段740 (VEX字節(jié)0，位[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(gè)位字段。具體地，REX字段705 (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，位[4:0] - mmmmm)包括對(duì)隱含的領(lǐng)先操作碼字節(jié)進(jìn)行編碼的內(nèi)容。W字段764 (VEX字節(jié)2，位[7] -W)由記號(hào)VEX.W表示，并且取決于該指令提供了不同的功能。VEX.WW720 (VEX字節(jié)2,位[6:3]-vvvv)的作用可包括如下:1) VEX.WVV對(duì)以顛倒(1(多個(gè))補(bǔ)碼)的形式指定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) VEX.VVW針對(duì)特定矢量位移對(duì)以I (多個(gè))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) 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.L768大小的字段(VEX字節(jié)2，位[2]-L) = 0，則它指示128位矢量；如果VEX.L = 1，則它指示256位矢量。前綴編碼字段725 (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。
[0078]實(shí)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。
[0079]MOD R/Μ 字段 740 (字節(jié) 4)包括 MOD 字段 742 (位[7-6] )、Reg 字段 744 (位[5-3])、以及R/Μ字段746(位[2-0])。Reg字段744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)(Rfff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/Μ字段746的作用可包括如下:對(duì)參考存儲(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。[0080]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(chǔ)器地址生成的SS752(位[7-6])。先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了 SIB.xxx754(位[5-3])和 SIB.bbb756(位[2-0])的內(nèi)容。
[0081]位移字段762和立即數(shù)字段(IMM8)772包含地址數(shù)據(jù)。
[0082]通用矢量友好指令格式
[0083]矢量友好指令格式是適于矢量指令(例如，存在專用于矢量操作的某些字段)的指令格式。盡管描述了其中通過矢量友好指令格式支持矢量和標(biāo)量操作兩者的實(shí)施例，但是替換實(shí)施例只通過矢量友好指令格式使用矢量操作。
[0084]圖8A-8B是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)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(shí)施例的通用矢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(shí)施例的通用矢量友好指令格式及其B類指令模板的框圖。具體地，針對(duì)通用矢量友好指令格式800定義A類和B類指令模板，兩者包括無存儲(chǔ)器訪問805的指令模板和存儲(chǔ)器訪問820的指令模板。在矢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。
[0085]盡管將描述其中矢量友好指令格式支持64字節(jié)矢量操作數(shù)長(zhǎng)度(或大小)與32位(4字節(jié))或64位(8字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或大小)(并且由此，64字節(jié)矢量由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)矢量操作數(shù)長(zhǎng)度(或大小)與16位(2字節(jié))或8位(I字節(jié))數(shù)據(jù)元素寬度(或大小)、32字節(jié)矢量操作數(shù)長(zhǎng)度(或大小)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(或大小)、以及16字節(jié)矢量操作數(shù)長(zhǎng)度(或大小)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(或大小)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/或不同的矢量操作數(shù)大小(例如，256字節(jié)矢量操作數(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)。
[0086]圖8A中的A類指令模板包括:1)在無存儲(chǔ)器訪問805的指令模板內(nèi)，示出了無存儲(chǔ)器訪問的全部舍入控制型操作810的指令模板、以及無存儲(chǔ)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(chǔ)器訪問820的指令模板內(nèi)，示出存儲(chǔ)器訪問的時(shí)間825的指令模板和存儲(chǔ)器訪問的非時(shí)間830的指令模板。圖8B中的B類指令模板包括:1)在無存儲(chǔ)器訪問805的指令模板內(nèi)，示出了無存儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)器訪問820的指令模板內(nèi)，示出了存儲(chǔ)器訪問的寫掩碼控制827的指令模板。
[0087]通用矢量友好指令格式800包括以下列出以在圖8A-8B中示出順序的如下字段。
[0088]格式字段840-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)了矢量友好指令格式，并且由此標(biāo)識(shí)了指令在指令流中以矢量友好指令格式的出現(xiàn)。由此，該字段在無需只有通用矢量友好指令格式的指令集的意義上是任選的。
[0089]基礎(chǔ)操作字段842-其內(nèi)容區(qū)分了不同的基礎(chǔ)操作。
[0090]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(chǔ)器中的位置。這些包括足夠數(shù)量的位以從PxQ(例如，32x512、16x128、32x1024,64x1024)個(gè)寄存器組中選擇N個(gè)寄存器。盡管在一個(gè)實(shí)施例中N可多達(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)。
[0091]修飾符(modifier)字段846 —其內(nèi)容將以指定存儲(chǔ)器訪問的通用矢量指令格式出現(xiàn)的指令與不指定存儲(chǔ)器訪問的通用矢量指令格式出現(xiàn)的指令區(qū)分開；即在無存儲(chǔ)器訪問805的指令模板與存儲(chǔ)器訪問820的指令模板之間。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。
[0092]擴(kuò)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(gè)操作。該字段是上下文專用的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該字段被分成類字段868、α字段852、以及β字段854。擴(kuò)充操作字段850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。
[0093]縮放字段860 —其內(nèi)容允許用于存儲(chǔ)器地址生成(例如，用于使用索引+基址的地址生成)的索引字段的內(nèi)容的縮放。
[0094]位移字段862Α —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)。
[0095]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(gè)或另一個(gè))一其內(nèi)容用作地址生成的一部分，它指定由存儲(chǔ)器訪問的大小(N)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(chǔ)器操作數(shù)總大小以生成在計(jì)算有效地址時(shí)所使用的最終位移。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862Α和位移因數(shù)字段862Β在它們不用于無存儲(chǔ)器訪問805的指令模板和/或不同的實(shí)施例可實(shí)現(xiàn)這兩者中的僅一個(gè)或均未實(shí)現(xiàn)的意義上是任選的。
[0096]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(gè)(在一些實(shí)施例中用于所有的指令，在其他實(shí)施例中只用于一些指令)。該字段在如果支持僅一個(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)元素寬度則不需要的意義上是任選的。
[0097] 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矢量操作數(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，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)合并的矢量掩碼允許在執(zhí)行任何操作(由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指定)期間保護(hù)目的地中的任何元素集免于更新時(shí)，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)調(diào)零矢量掩碼允許在執(zhí)行任何操作(由基礎(chǔ)操作和擴(kuò)充操作指定)期間使目的地中的任何元素集調(diào)零時(shí)，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)行的操作的矢量長(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，被修改的元素不必是連續(xù)的。由此，寫掩碼字段870允許部分矢量操作，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870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870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870的內(nèi)容直接地指定要執(zhí)行的掩碼操作。
[0098]立即數(shù)字段872 —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)的通用矢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。
[0099]類字段868 —其內(nèi)容在指令的不同的類之間進(jìn)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(jìn)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)。
[0100]A類指令模板
[0101]在A類非存儲(chǔ)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(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810和無存儲(chǔ)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(chǔ)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。
[0102]無存儲(chǔ)器訪問的指令模板一全部舍入控制型操作
[0103]在無存儲(chǔ)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(shí)施例中舍入控制字段854Α包括抑制所有浮點(diǎn)異常(SAE)字段856和舍入操作控制字段858，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，可只有舍入操作控制字段858)。
[0104]SAE字段856 —其內(nèi)容區(qū)分是否停用異常事件報(bào)告；當(dāng)SAE字段856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)志且不引發(fā)任何浮點(diǎn)異常處理程序。
[0105]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(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(gè)實(shí)施例中，舍入操作控制字段850的內(nèi)容覆蓋該寄存器值。
[0106]無存儲(chǔ)器訪問的指令模板一數(shù)據(jù)變換型操作
[0107]在無存儲(chǔ)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(gè)(例如，無數(shù)據(jù)變換、拌和、廣播)。
[0108]在A類存儲(chǔ)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(gè)(在圖8Α中，為存儲(chǔ)器訪問時(shí)間825指令模板和存儲(chǔ)器訪問非時(shí)間830的指令模板分別指定時(shí)間852Β.1和非時(shí)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(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。
[0109]矢量存儲(chǔ)器指令使用轉(zhuǎn)換支持來執(zhí)行來自存儲(chǔ)器的矢量負(fù)載并將矢量存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。如同有規(guī)律的矢量指令，矢量存儲(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為寫掩碼的矢量掩碼的內(nèi)容闡述。
[0110]存儲(chǔ)器訪問的指令模板一時(shí)間
[0111]時(shí)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(shí)現(xiàn)它，包括完全忽略該提示。
[0112]存儲(chǔ)器訪問的指令模板一非時(shí)間
[0113]非時(shí)間數(shù)據(jù)是不可能很快地重新使用足以從第一級(jí)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(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，包括完全忽略該提不。
[0114]B類指令模板
[0115]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。
[0116]在B類非存儲(chǔ)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(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812的指令模板和無存儲(chǔ)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和矢量長(zhǎng)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(chǔ)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。
[0117]在無存儲(chǔ)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(bào)告(給定指令不報(bào)告任何種類的浮點(diǎn)異常標(biāo)志且不提起任何浮點(diǎn)異常處理器)。
[0118]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(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859Α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850的內(nèi)容覆蓋該寄存器值。
[0119]在無存儲(chǔ)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矢量長(zhǎng)度字段859Β，其內(nèi)容區(qū)分了要執(zhí)行大量數(shù)據(jù)矢量長(zhǎng)度中的哪一個(gè)(例如，128字節(jié)、256字節(jié)、或512字節(jié))。
[0120]在B類存儲(chǔ)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矢量長(zhǎng)度字段859Β。存儲(chǔ)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。
[0121]針對(duì)通用矢量友好指令格式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(gè)實(shí)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(shí)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)。
[0122]擴(kuò)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)上以通用矢量友好指令格式指定。
[0123]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。
[0124]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(shí)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(jì)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(jì)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(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(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。沒有單獨(dú)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(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)。以高級(jí)語言撰寫的程序可被輸入(例如，僅僅按時(shí)間編譯或者統(tǒng)計(jì)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。
[0125]示例性專用矢量友好指令格式
[0126]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例性專用矢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(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/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。
[0127]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(shí)施例參考專用矢量友好指令格式900進(jìn)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，通用矢量友好指令格式800構(gòu)想各種字段的各種可能的大小，而專用矢量友好指令格式900被示為具有特定大小的字段。作為具體示例，盡管在專用矢量友好指令格式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，通用矢量友好指令格式800構(gòu)想數(shù)據(jù)元素寬度字段864的其他大小)。
[0128]通用矢量友好指令格式800包括以下列出的按照?qǐng)D9A中示出的順序的如下字段。
[0129]EVEX前綴(字節(jié)0-3) 902 —以四字節(jié)形式進(jìn)行編碼。
[0130]格式字段840(EVEX字節(jié)0，位[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(gè)實(shí)施例中用于區(qū)分矢量友好指令格式的唯一值)。
[0131]第二-第四字節(jié)(EVEX字節(jié)1-3)包括提供專用能力的大量位字段。
[0132]REX 字段 905 (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(857BEX 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(多個(gè))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Rrrr、Xxxx以及Bbbb可通過增加EVEX.R、EVEX.X以及EVEX.B來形成。
[0133]REX’字段810—這是REX’字段810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顛倒的格式存儲(chǔ)以(在公知x86的32位模式下)與其實(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)施例不以顛倒的格式存儲(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。
[0134]操作碼映射字段915(EVEX字節(jié)1，位[3:0] - _皿)-其內(nèi)容對(duì)隱含的領(lǐng)先操作碼字節(jié)(0F、0F38、或0F3)進(jìn)行編碼。
[0135]數(shù)據(jù)元素寬度字段864 (EVEX字節(jié)2，位[7] - W) 一由記號(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(大小)。
[0136]EVEX.vvvv920 (EVEX 字節(jié) 2,位[6:3]_vvvv) — EVEX.vvvv 的作用可包括如下:1)EVEX.VVVV對(duì)以顛倒((多個(gè))1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)特定矢量位移對(duì)以(多個(gè))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920對(duì)以顛倒((多個(gè))1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大小擴(kuò)展到32個(gè)寄存器。
[0137]EVEX.U868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。
[0138]前綴編碼字段925 (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，這也具有的壓縮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，這些傳統(tǒng)SMD前綴被編碼成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。
[0139]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。
[0140]β 字段 854 (EVEX 字節(jié) 3，位[6:4]_SSS，也稱為 EVEX.s2_0、EVEX.r2_0、EVEX.rrl、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。
[0141]REX’字段810 —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寄存器進(jìn)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(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.vvvv 來形成 V’ VVVV。[0142]寫掩碼字段870 (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，如先前所述的。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(shí)現(xiàn))的特別行為。
[0143]實(shí)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。
[0144]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(chǔ)器訪問和非存儲(chǔ)器訪問的操作之間進(jìn)行區(qū)分。Reg字段944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/Μ字段946的作用可包括如下:對(duì)參考存儲(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。
[0145]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(chǔ)器地址生成。SIB.xxx954和SIB.bbb956 一先前已經(jīng)針對(duì)寄存器索引Xxxx和Bbbb參考了這些字段的內(nèi)容。
[0146]位移字段862A (字節(jié)7-10) —當(dāng)MOD字段942包含10時(shí)，字節(jié)7_10是位移字段862A，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。
[0147]位移因數(shù)字段862B (字節(jié)7) —當(dāng)MOD字段942包含OI時(shí)，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位位移(disp8)的位置相同，它以字節(jié)粒度工作。由于dispS是符號(hào)擴(kuò)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(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862B是dispS的重新解釋；當(dāng)使用位移因數(shù)字段862B時(shí)，實(shí)際位移通過位移因數(shù)字段的內(nèi)容乘以存儲(chǔ)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(zhǎng)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(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，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(這需要使位移縮放存儲(chǔ)器操作數(shù)的大小以獲得字節(jié)式地址偏移量)。
[0148]立即數(shù)字段872如先前所述地操作。
[0149]完整操作碼字段
[0150]圖9B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874的具有專用矢量友好指令格式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?；A(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(shí)操作碼字段930。
[0151]寄存器索引字段
[0152]圖9C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。
[0153]擴(kuò)充操作字段
[0154]圖9D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(shí)，它表達(dá)EVEX.UO (A類868A);當(dāng)它包含I時(shí)，它表達(dá)EVEX.U1(B類868B)。當(dāng)U = O且MOD字段942包含11 (表達(dá)無存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，α字段852(EVEX字節(jié)3，位[7] - EH)被解釋為rs字段852A。當(dāng)rs字段852A包含I (舍入852A.1)時(shí)，β字段854 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為舍入控制字段854A。舍入控制字段854A包括一位SAE字段856和兩位舍入操作字段858。當(dāng)rs字段852A包含O (數(shù)據(jù)變換852A.2)時(shí)，β字段854 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數(shù)據(jù)變換字段854Β。當(dāng)U = O且MOD字段942包含00、01或10 (表達(dá)存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，α字段852 (EVEX字節(jié)3，位[7] -EH)被解釋為驅(qū)逐提示(EH)字段852B且β字段854(EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為三位數(shù)據(jù)操縱字段854C。
[0155]當(dāng)U = I時(shí)，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(dá)無存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，β字段854的一部分(EVEX字節(jié)3，位[4] - S0)被解釋為RL字段857Α ;當(dāng)它包含I (舍入857Α.1)時(shí)，β字段854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859Α，而當(dāng)RL字段857Α包含0(VSIZE857.A2)時(shí)，β字段854的其余部分(EVEX字節(jié)3，位[6-5]-?^)被解釋為矢量長(zhǎng)度字段859B (EVEX字節(jié)3，位[6_5] - L1^0)。當(dāng)U = I且MOD字段942包含00、01或10 (表達(dá)存儲(chǔ)器訪問操作)時(shí)，β字段854 (EVEX字節(jié)3，位[6:4] - SSS)被解釋為矢量長(zhǎng)度字段859B (EVEX字節(jié)3，位[6-5] - L卜0)和廣播字段857B (EVEX字節(jié)3，位[4] - B)。
[0156]示例性編碼成具體的示例友好指令格式
[0157]示例性寄存器架構(gòu)
[0158]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的寄存器架構(gòu)1000的框圖。在所示出的實(shí)施例中，有32個(gè)512位寬的矢量寄存器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(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。專用矢量友好指令格式900對(duì)這些覆蓋的寄存器組操作，如在以下表格中所示的。
[0159]
【權(quán)利要求】
1.一種在計(jì)算機(jī)處理器中執(zhí)行多寄存器收集指令的方法，包括: 獲取多寄存器收集指令，其中所述多寄存器收集指令包括指定目的地矢量寄存器的目的地操作數(shù)和標(biāo)識(shí)內(nèi)容的源操作數(shù)，所述內(nèi)容指示: 多個(gè)第一矢量寄存器， 所述多個(gè)第一矢量寄存器中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)索引的第一集合，其中索引的第一集合中的每個(gè)索引標(biāo)識(shí)所述第一矢量寄存器中其相應(yīng)的一個(gè)矢量寄存器中的源數(shù)據(jù)元素，以及 每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的第二集合； 解碼所獲取的多寄存器收集指令；以及 執(zhí)行經(jīng)解碼的多寄存器收集指令，導(dǎo)致對(duì)于所述多個(gè)第 一矢量寄存器中的每一個(gè)寄存器的所指示的索引的第一集合中的每一個(gè)索引，與第一矢量寄存器中的這一個(gè)的所指示的索引相對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素被存儲(chǔ)在與該源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的所標(biāo)識(shí)的索引的第二集合對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目的地?cái)?shù)據(jù)元素的集合中。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源操作數(shù)指定第二矢量寄存器，所述第二矢量寄存器的內(nèi)容包括指定多個(gè)第一矢量寄存器的多個(gè)數(shù)據(jù)元素和所述多個(gè)第一矢量寄存器的索引的第一集合。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二矢量寄存器中的多個(gè)數(shù)據(jù)元素中的每一個(gè)的內(nèi)容還指示所述多個(gè)第一矢量寄存器中的一個(gè)的源數(shù)據(jù)元素是否被存儲(chǔ)在目的地矢量寄存器的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過所述第二矢量寄存器的相應(yīng)索引指示每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的索引的第二集合。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述源矢量寄存器是512位寄存器。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述源操作數(shù)指定存儲(chǔ)器中的位置，所述存儲(chǔ)器的內(nèi)容指定多個(gè)第一矢量寄存器和所述多個(gè)第一矢量寄存器的索引的第一集合。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述目的地矢量寄存器是512位寄存器。
8.—種處理核,包括: 硬件解碼單元，用于解碼多寄存器收集指令，其中所述多寄存器收集指令包括指定目的地矢量寄存器的目的地操作數(shù)和標(biāo)識(shí)內(nèi)容的源操作數(shù)，所述內(nèi)容指示: 多個(gè)第一矢量寄存器， 所述多個(gè)第一矢量寄存器中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)索引的第一集合，其中索引的第一集合中的每個(gè)索引標(biāo)識(shí)所述第一矢量寄存器中其相應(yīng)的一個(gè)矢量寄存器中的源數(shù)據(jù)元素，以及 每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的第二集合； 執(zhí)行引擎單元，用于執(zhí)行經(jīng)解碼的多寄存器收集指令，導(dǎo)致對(duì)于所述多個(gè)第一矢量寄存器中的每一個(gè)寄存器的所指示的索引的第一集合中的每一個(gè)索引，與第一矢量寄存器中的這一個(gè)的所指示的索引相對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素被存儲(chǔ)在與該源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的所標(biāo)識(shí)的索引的第二集合對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目的地?cái)?shù)據(jù)元素的集合中。
9.如權(quán)利要求8所述的處理器核，其特征在于，所述源操作數(shù)指定第二矢量寄存器，所述第二矢量寄存器的內(nèi)容包括指定多個(gè)第一矢量寄存器的多個(gè)數(shù)據(jù)元素和所述多個(gè)第一矢量寄存器的索引的第一集合。
10.如權(quán)利要求9所述的處理器核，其特征在于，所述第二矢量寄存器中的多個(gè)數(shù)據(jù)元素中的每一個(gè)的內(nèi)容還指示所述多個(gè)第一矢量寄存器中的一個(gè)的源數(shù)據(jù)元素是否被存儲(chǔ)在目的地矢量寄存器的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。
11.如權(quán)利要求9所述的處理器核，其特征在于，通過所述第二矢量寄存器的相應(yīng)索引指示每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的索引的第二集合。
12.如權(quán)利要求9所述的處理器核，其特征在于，所述源矢量寄存器是512位寄存器。
13.如權(quán)利要求8所述的處理器核，其特征在于，所述源操作數(shù)指定存儲(chǔ)器中的位置，所述存儲(chǔ)器的內(nèi)容指定多個(gè)第一矢量寄存器和所述多個(gè)第一矢量寄存器的索引的第一集口 ο
14.如權(quán)利要求8所述的處理器核，其特征在于，所述目的地矢量寄存器是512位寄存器。
15.一種制品，包括: 有形機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)多寄存器收集指令，其中所述多寄存器收集指令包括指定目的地矢量寄存器的目的地操作數(shù)和標(biāo)識(shí)內(nèi)容的源操作數(shù)，所述內(nèi)容指示: 多個(gè)第一矢量寄存器， 所述多個(gè)第一矢量寄存器中的每一個(gè)的一個(gè)或多個(gè)索引的第一集合，其中索引的第一集合中的每個(gè)索引標(biāo)識(shí)所述第一矢量寄存器中其相應(yīng)的一個(gè)矢量寄存器中的源數(shù)據(jù)元素，以及每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的一個(gè)或多個(gè)索引的第二集合；以及其中多寄存器收集指令包括操作碼，其指令機(jī)器執(zhí)行所述指令，所述指令導(dǎo)致對(duì)于所述多個(gè)第一矢量寄存器中的每一個(gè)寄存器的所指示的索引的第一集合中的每一個(gè)索引，與第一矢量寄存器中的這一個(gè)的所指示的索引相對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)元素被存儲(chǔ)在與該源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的所標(biāo)識(shí)的索引的第二集合對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)目的地?cái)?shù)據(jù)元素的^ 由:? 口卞 O
16.如權(quán)利要求15所述的制品，其特征在于，所述源操作數(shù)指定第二矢量寄存器，所述第二矢量寄存器的內(nèi)容包括指定多個(gè)第一矢量寄存器的多個(gè)數(shù)據(jù)元素和所述多個(gè)第一矢量寄存器的索引的第一集合。
17.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，所述第二矢量寄存器中的多個(gè)數(shù)據(jù)元素中的每一個(gè)的內(nèi)容還指示所述多個(gè)第一矢量寄存器中的一個(gè)的源數(shù)據(jù)元素是否被存儲(chǔ)在目的地矢量寄存器的目的地?cái)?shù)據(jù)元素中。
18.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，通過所述第二矢量寄存器的相應(yīng)索引指示每個(gè)所標(biāo)識(shí)的源數(shù)據(jù)元素的目的地矢量寄存器的索引的第二集合。
19.如權(quán)利要求16所述的制品，其特征在于，所述源矢量寄存器是512位寄存器。
20.如權(quán)利要求15所述的制品，其特征在于，所述源操作數(shù)指定存儲(chǔ)器中的位置，所述存儲(chǔ)器的內(nèi)容指定多個(gè)第一矢量寄存器和所述多個(gè)第一矢量寄存器的索引的第一集合。
21.如權(quán)利要求15所述的制品，其特征在于，所述目的地矢量寄存器是512位寄存器。
【文檔編號(hào)】G06F9/305GK104040489SQ201180075856
【公開日】2014年9月10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】A·杰哈 申請(qǐng)人:英特爾公司