CN111638965B - 基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法及*** - Google Patents

基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法及***，本发明方法将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行。本发明能够降低栅栏命令所带来的命令流处理停滞，将栅栏命令的处理开销分摊到各个命令队列中，从而提升整体的命令流处理效率。

Description

基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法及***
技术领域
本发明涉及集成电路芯片设计领域，具体涉及一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法及***。
背景技术
栅栏同步操作是微处理器设计中必须正确处理的命令之一，对于处理器的功能正确性具有至关重要的左右。栅栏同步操作的具体含义是：在某个命令流中可能存在一种特殊命令（栅栏命令），在处理栅栏命令时，必须确保栅栏命令前的命令在栅栏命令后的命令开始执行前全部执行完毕。一般情况下，命令流中的各种命令都需要依据其类型进入不同的命令队列，然后开始执行，执行完毕后，再从各自的命令队列中删除。
由于命令流中的命令进入不同队列后，就无法通过他们在队列中的位置判断他们的先后关系，使得栅栏命令的处理通常按照如下方法进行：遇到栅栏命令后，就暂停命令流的处理，等待所有的命令队列排空后，再重新开始命令流的处理。这种处理方式在遇到栅栏命令后就会中断后续命令的处理，经常会因为某些长延迟命令（如访存命令）造成很长时间的处理停滞，效率较低。
发明内容
本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法及***，本发明能够降低栅栏命令所带来的命令流处理停滞，将栅栏命令的处理开销分摊到各个命令队列中，从而提升整体的命令流处理效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法，实施步骤包括：
将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；
分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行。
可选地，所述将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理的详细步骤包括：
A1）判断命令流中待分派的命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行步骤A2）；如果是栅栏命令，则跳转执行步骤A3）；
A2）正常分派到指定数量N个命令队列中对应的命令队列进行处理；跳转执行步骤A1）；
A3）将栅栏命令复制N份并分派到指定数量N个命令队列；跳转执行步骤A1）。
可选地，所述各个命令队列分别执行被分配的指令的详细步骤包括：
B1）从本命令队列中取出一个命令作为当前命令；
B2）判断当前命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行步骤B3）；如果是栅栏命令，则跳转执行步骤B4）；
B3）处理当前命令，并在处理完毕后跳转执行步骤B1）；
B4）将自己的栅栏启动标志置为1、栅栏结束标志置为0；
B5）监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将自己的栅栏结束标志置1；同时，其他命令队列同时也监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将栅栏结束标志置1；
B6）在所有命令队列将栅栏结束标志置1后，开始监听其他命令队列的栅栏结束标志，当监测到所有命令队列的栅栏结束标志都置为1后，将自己的栅栏启动标志置为0；
B7）在自己的栅栏启动标志置为0后，将当前命令从命令队列中删除。
可选地，所述栅栏启动标志和栅栏结束标志分别使用两个寄存器来实现，每一个命令队列的两个寄存器分别通过硬件连线分别送到其余命令队列的队列控制器。
本发明还提供一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步***，包括：
命令调度分配程序模块，用于将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；
队列指令处理程序模块，用于分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行。
本发明还提供一种微处理器，所述微处理器被编程或配置以执行所述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的步骤。
本发明还提供一种微处理器，所述微处理器中的存储器中存储有被编程或配置以执行所述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的固件程序。
本发明还提供一种计算机设备，至少包括处理器和存储器，该计算机设备中的处理器为前述的微处理器。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的固件程序。
和现有技术相比，本发明具有下述优点：
1、本发明通过栅栏复制避免了命令流中栅栏命令导致的等待，能够在遇到栅栏命令时不再等待各个命令队列的排空，而是将栅栏命令进行复制，分别向每个队列加入一份，之后就可以继续处理后续命令。
2、本法名通过队列间的栅栏握手完成了多个队列间的栅栏同步操作，将栅栏同步操作分布的多个队列中分别执行，各个命令在处理过程中可以进行适当调度以提高栅栏命令的处理效率。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
图2为本发明实施例中栅栏命令复制过程示意图。
图3为本发明实施例中栅栏握手过程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的实施步骤包括：
将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；
分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行。
本实施例中，将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理的详细步骤包括：
A1）判断命令流中待分派的命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行步骤A2）；如果是栅栏命令，则跳转执行步骤A3）；
A2）正常分派到指定数量N个命令队列中对应的命令队列进行处理；跳转执行步骤A1）；
A3）将栅栏命令复制N份并分派到指定数量N个命令队列；跳转执行步骤A1）。
以图2所示N=2的双命令队列为例，单一命令流在执行过程中遇到栅栏命令时，同时向两个队列发起写请求，如果两个队列同时有空闲项，则直接将该命令送入两个队列并从命令流中删除该命令；如果只有其中一个队列有空闲项，那么就将该命令送入该队列，直到另一个队列也有空闲项后，再将该命令送入另一个队列，并删除该栅栏命令。每个命令队列中的命令分别执行，栅栏命令前的所有命令可以并行执行，任意一个命令执行完后，就可以将该命令从命令队列中删除，在栅栏命令前的命令执行完成前，栅栏命令后的其他命令就在命令队列中等待。当栅栏命令前的所有命令都执行完成之后（此时这些命令可能还未从命令队里中删除），可以开始处理栅栏命令，开始栅栏握手过程。
本实施例中，各个命令队列分别执行被分配的指令的详细步骤包括：
B1）从本命令队列中取出一个命令作为当前命令；
B2）判断当前命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行步骤B3）；如果是栅栏命令，则跳转执行步骤B4）；
B3）处理当前命令，并在处理完毕后跳转执行步骤B1）；
B4）将自己的栅栏启动标志置为1、栅栏结束标志置为0；
B5）监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将自己的栅栏结束标志置1；同时，其他命令队列同时也监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将栅栏结束标志置1；
B6）在所有命令队列将栅栏结束标志置1后，开始监听其他命令队列的栅栏结束标志，当监测到所有命令队列的栅栏结束标志都置为1后，将自己的栅栏启动标志置为0；
B7）在自己的栅栏启动标志置为0后，将当前命令从命令队列中删除。
本实施例中，栅栏启动标志和栅栏结束标志分别使用两个寄存器来实现，每一个命令队列的两个寄存器分别通过硬件连线分别送到其余命令队列的队列控制器。每个命令队列都设栅栏启动标志和栅栏结束标志两个标志信号，初始时这两个标志位的值都是0。
以图2所示N=2的双命令队列为例，用于实现栅栏握手过程的栅栏启动标志和栅栏结束标志分别使用两个寄存器来实现，如图3所示，这两个寄存器通过硬件连线分别送到另一个队列的控制器中，当一个标志的值改变时，另一个队列的控制器通过该硬连线监听标志的当前值，一旦检测到两个队列的栅栏启动标志位都变成了1，就将自身的栅栏结束标志置1，并开始监听对方的栅栏结束标志。当对方的栅栏结束标志也被置为1后，就将自身的栅栏启动标志位置0，并将栅栏命令从队列中删除，同时将栅栏结束标志清0。
综上所述，本实施例基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的主要应用场景如下：单个命令流中的命令需要分别进入多个独立的命令队列并执行，当命令流中存在栅栏命令时，需要确保栅栏命令前的命令都先于栅栏命令后的命令执行。设某个命令流需要分别进入N个命令队列分别执行，该方法在遇到命令流中的栅栏命令时，首先将该栅栏命令复制N份，分别送入N个命令队列；然后每个命令队列在需要确保栅栏命令前的所有命令都执行完成后再开始执行栅栏命令，执行栅栏命令时，各个队列通过两个标志位，栅栏启动和栅栏结束进行相互握手，确保所有队列的栅栏命令都同时执行；最后所有队列删除栅栏命令并开始执行后续命令。本实施例基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法在处理单个命令流中的栅栏命令时无需等待所有独立命令队列排空，能够提高整个命令流的执行效率。
此外，本实施例还提供一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步***，包括：
命令调度分配程序模块，用于将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；
队列指令处理程序模块，用于分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行。
此外，本实施例还提供一种微处理器，所述微处理器被编程或配置以前述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的步骤。
此外，本实施例还提供一种微处理器，所述微处理器中的存储器中存储有被编程或配置以前述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的固件程序。
此外，本实施例还提供一种计算机设备，至少包括处理器和存储器，该计算机设备中的处理器为前述的微处理器。
此外，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以前述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的固件程序。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法，其特征在于实施步骤包括：
将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；
分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行，各个命令队列通过栅栏握手执行栅栏命令包括：B1）从本命令队列中取出一个命令作为当前命令；B2）判断当前命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行步骤B3）；如果是栅栏命令，则跳转执行步骤B4）；B3）处理当前命令，并在处理完毕后跳转执行步骤B1）；B4）将自己的栅栏启动标志置为1、栅栏结束标志置为0；B5）监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将自己的栅栏结束标志置1；同时，其他命令队列同时也监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将栅栏结束标志置1；B6）在所有命令队列将栅栏结束标志置1后，开始监听其他命令队列的栅栏结束标志，当监测到所有命令队列的栅栏结束标志都置为1后，将自己的栅栏启动标志置为0；B7）在自己的栅栏启动标志置为0后，将当前命令从命令队列中删除。
2.根据权利要求1所述的基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法，其特征在于，所述将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理的详细步骤包括：
A1）判断命令流中待分派的命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行步骤A2）；如果是栅栏命令，则跳转执行步骤A3）；
A2）正常分派到指定数量N个命令队列中对应的命令队列进行处理；跳转执行步骤A1）；
A3）将栅栏命令复制N份并分派到指定数量N个命令队列；跳转执行步骤A1）。
3.根据权利要求1所述的基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法，其特征在于，所述栅栏启动标志和栅栏结束标志分别使用两个寄存器来实现，每一个命令队列的两个寄存器分别通过硬件连线连接到其余命令队列的队列控制器。
4.一种基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步***，其特征在于包括：
命令调度分配程序模块，用于将单一命令流中的命令调度分配到指定数量N个命令队列中处理，当遇到栅栏命令时执行栅栏命令复制将命令流中的栅栏命令复制多份、并送入每个命令队列；
队列指令处理程序模块，用于分别执行各个命令队列被分配的指令，且在执行栅栏命令时通过栅栏握手确保所有队列的栅栏命令同时执行，各个命令队列通过栅栏握手执行栅栏命令包括：B1）从本命令队列中取出一个命令作为当前命令；B2）判断当前命令是否为栅栏命令，如果不是栅栏命令，则跳转执行B3）；如果是栅栏命令，则跳转执行B4）；B3）处理当前命令，并在处理完毕后跳转执行B1）；B4）将自己的栅栏启动标志置为1、栅栏结束标志置为0；B5）监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将自己的栅栏结束标志置1；同时，其他命令队列同时也监听所有命令队列的栅栏启动标志，当监测到所有命令队列的栅栏启动标志位都置为1后，将栅栏结束标志置1；B6）在所有命令队列将栅栏结束标志置1后，开始监听其他命令队列的栅栏结束标志，当监测到所有命令队列的栅栏结束标志都置为1后，将自己的栅栏启动标志置为0；B7）在自己的栅栏启动标志置为0后，将当前命令从命令队列中删除。
5.一种微处理器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～3中任意一项所述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的步骤。
6.一种微处理器，其特征在于，所述微处理器中的存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～3中任意一项所述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的固件程序。
7.一种计算机设备，至少包括处理器和存储器，其特征在于，该计算机设备中的处理器为权利要求5或6所述的微处理器。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～3中任意一项所述基于栅栏复制与握手的命令队列间栅栏同步方法的固件程序。
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