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公開番号2024131670
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042084
出願日2023-03-16
発明の名称ベクトルプロセッサ
出願人株式会社デンソー
代理人個人,個人,個人
主分類G06F 17/16 20060101AFI20240920BHJP(計算;計数)
要約【課題】ベクトルレジスタにマスクデータが格納され、ベクトルレジスタに格納されたマスクデータについて各マスク要素が一端に纏められて順次配置された配列をなす命令セットアーキテクチャに対して、好適なベクトルプロセッサを提供する。
【解決手段】ベクトルレジスタ54は、ベクトルデータをベクトルデータのデータ型に応じて複数のベクトル要素が一端から他端まで順次配置されたベクトルデータ配列で格納し、マスクデータを複数のマスク要素が一端に纏めて順次配置された第1のマスクデータ配列で格納し、ベクトル実行制御部52は、ベクトルレジスタ54に格納されたマスクデータを第1のマスクデータ配列から第2のマスクデータ配列に並べ替えてマスクレジスタ56にコピーし、第2のマスクデータ配列において、ベクトルレジスタ54の所定の範囲内に配置されるベクトル要素に対応するマスク要素は、ベクトルレジスタ54の当該所定の範囲に対応するマスクレジスタ56の所定の範囲内に配置される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定のデータ型を備え複数のベクトル要素からなるベクトルデータ及び所定のデータ型を備えるベクトルデータに対応し複数のベクトル要素に夫々対応する複数のマスク要素からなるマスクデータを格納するベクトルレジスタ（５４）と、
マスクデータのコピーを格納するマスクレジスタ（５６）と、
前記ベクトルレジスタに格納されているマスクデータを前記マスクレジスタにコピーすると共に、前記ベクトルレジスタに格納されたベクトルデータ及び前記マスクレジスタに格納されたマスクデータのコピーを読み出して、マスク付きベクトル命令を実行するベクトル実行制御部（５２）と、
を具備し、
前記ベクトルレジスタは、ベクトルデータをベクトルデータのデータ型に応じて複数のベクトル要素が一端から他端まで順次配置されたベクトルデータ配列で格納し、マスクデータを複数のマスク要素が一端に纏めて順次配置された第１のマスクデータ配列で格納し、
前記ベクトル実行制御部は、前記ベクトルレジスタに格納されたマスクデータを第１のマスクデータ配列から第２のマスクデータ配列に並べ替えて前記マスクレジスタにコピーし、前記第２のマスクデータ配列において、前記ベクトルレジスタの所定の範囲内に配置されるベクトル要素に対応するマスク要素は、前記ベクトルレジスタの当該所定の範囲に対応する前記マスクレジスタの所定の範囲内に配置される、
ベクトルプロセッサ。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記ベクトルプロセッサは、複数種類のデータ型のマスク付きベクトル命令を実行し、
前記マスクレジスタは、マスクデータを夫々格納する複数のマスクレジスタ領域を有し、
前記ベクトルプロセッサは、マスクレジスタ制御部（４０）と、ベクトル命令発行制御部（３４）と、をさらに具備し、
前記マスクレジスタ制御部は、マスク付きベクトル命令のデータ型に対応するデータ型のマスクデータのコピーが前記マスクレジスタに格納済であるか否かを判断し、前記複数のマスクレジスタ領域のうち当該マスクデータのコピーが格納されている格納済マスクレジスタ領域を示す格納済領域識別情報を生成し、前記複数のマスクレジスタのうち未使用である未使用マスクレジスタ領域を示す未使用領域識別情報を生成し、
前記ベクトル命令発行制御部は、
前記マスクレジスタ制御部に、マスク付きベクトル命令のデータ型に対応するデータ型のマスクデータのコピーが前記マスクレジスタに格納済みであるか否か問い合わせ、
前記マスクレジスタ制御部から格納済みであると回答された場合には、前記マスクレジスタ制御部から前記格納済領域識別情報を取得して前記ベクトル実行制御部に通知し、前記ベクトル実行制御部に前記格納済マスクレジスタ領域から当該マスクデータのコピーを読み出させ、
前記マスクレジスタ制御部から格納済でないと回答された場合には、前記マスクレジスタ制御部から前記未使用領域識別情報を取得して前記ベクトル実行制御部に通知し、前記ベクトル実行制御部に前記未使用マスクレジスタ領域に当該マスクデータをコピーさせる、
請求項１に記載のベクトルプロセッサ。
【請求項３】
前記マスクレジスタ制御部は、マスク割当状態レジスタ（４２）を有し、
前記マスク割当状態レジスタは、ベクトル命令の複数種類のデータ型に夫々対応する複数のマスク割当状態レジスタ領域を備え、各マスク割当状態レジスタ領域は、当該マスク割当状態レジスタ領域に対応するデータ型に対応するマスクデータのコピーが割当済みであるか否かを示す割当済識別情報と、当該マスクデータのコピーが割り当てられた前記マスクレジスタ領域への書込中であるか否かを示す書込中識別情報と、当該マスクデータのコピーが割り当てられた割当済マスクレジスタ領域を示す割当済領域識別情報と、を格納し、
前記マスクレジスタ制御部は、マスク付きベクトル命令のデータ型に対応する前記マスク割当状態レジスタ領域に格納されている前記割当済識別情報が割当済であることを示しかつ前記書込中識別情報が書込中でないことを示している場合には、マスク付きベクトル命令のデータ型に対応するデータ型のマスクデータのコピーが格納済であると判断して、前記割当済領域識別情報を前記格納済領域識別情報とし、前記割当済識別情報が割当済でないことを示している場合には、当該マスクデータのコピーが格納済でないと判断する、
請求項２に記載のベクトルプロセッサ。
【請求項４】
前記マスクレジスタ制御部は、マスク参照カウンタ（４４）を有し、
前記マスク参照カウンタは、前記複数のマスクレジスタ領域に夫々対応する複数のマスク参照カウンタ領域を備え、各マスク参照カウンタ領域は、当該マスク参照カウンタ領域に対応する前記マスクレジスタ領域にアクセスする発行済かつ未完了のリクエストの個数を示す参照カウントを格納し、
前記マスクレジスタ制御部は、前記参照カウントが零である前記マスク参照カウンタ領域に対応する前記マスクレジスタ領域を前記未使用マスクレジスタ領域であるとし、当該マスクレジスタ領域を示す識別情報を前記未使用領域識別情報とする、
請求項２に記載のベクトルプロセッサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスク付きベクトル演算を実行可能なベクトルプロセッサに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
従来のベクトルプロセッサの命令セットアーキテクチャでは、ベクトルレジスタにベクトルデータが格納され、ベクトルレジスタに対してベクトル命令が定義され、１つのベクトル命令によって、ベクトルレジスタに格納されたベクトルデータの各ベクトル要素に対して夫々操作を行うことが可能である。さらに、マスクデータによって、ベクトルレジスタに格納されたベクトルデータの各ベクトル要素のうち、ベクトル命令による操作対象となるベクトル要素を指定することが可能である。マスクデータの各マスク要素については、ベクトルデータの対応する各ベクトル要素をベクトル命令の操作対象とするか否かを示すものとなっている。
【０００３】
命令セットアーキテクチャには様々な仕様があるが、例えばRISC-V Vector Extensionでは、マスクデータのために専用のマスクレジスタは用いられず、ベクトルレジスタにマスクデータも格納されるようになっている。また、ベクトルレジスタに格納されたマスクデータについては、マスクデータの各マスク要素が一端に纏められて順次配置された配列をなすようになっている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
RISC-V Vector Extension (URL:https://github.com/riscv/riscv-v-spec/releases/tag/v1.0)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ベクトルレジスタにマスクデータが格納され、ベクトルレジスタに格納されたマスクデータについて各マスク要素が一端に纏められて順次配置された配列をなす命令セットアーキテクチャに対して、好適なベクトルプロセッサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施態様は、所定のデータ型を備え複数のベクトル要素からなるベクトルデータ及び所定のデータ型を備えるベクトルデータに対応し複数のベクトル要素に夫々対応する複数のマスク要素からなるマスクデータを格納するベクトルレジスタと、マスクデータのコピーを格納するマスクレジスタと、前記ベクトルレジスタに格納されているマスクデータを前記マスクレジスタにコピーすると共に、前記ベクトルレジスタに格納されたベクトルデータ及び前記マスクレジスタに格納されたマスクデータのコピーを読み出して、マスク付きベクトル命令を実行するベクトル実行制御部と、を具備し、前記ベクトルレジスタは、ベクトルデータをベクトルデータのデータ型に応じて複数のベクトル要素が一端から他端まで順次配置されたベクトルデータ配列で格納し、マスクデータを複数のマスク要素が一端に纏めて順次配置された第１のマスクデータ配列で格納し、前記ベクトル実行制御部は、前記ベクトルレジスタに格納されたマスクデータを第１のマスクデータ配列から第２のマスクデータ配列に並べ替えて前記マスクレジスタにコピーし、第２のマスクデータ配列において、前記ベクトルレジスタの所定の範囲内に配置されるベクトル要素に対応するマスク要素は、前記ベクトルレジスタの当該所定の範囲に対応する前記マスクレジスタの所定の範囲内に配置される、ベクトルプロセッサである。
【０００７】
本実施態様では、マスク付きベクトル命令を実行するのに、マスクレジスタに格納されたマスクデータのコピー並びにベクトルレジスタに格納されたベクトルデータを読み出しているため、ベクトルレジスタにマスクデータ読出用のリードポートを追加することなく、マスクデータとベクトルデータとを同時に読み出すことができる。このため、ベクトルレジスタにマスクデータ読出用のリードポートを追加することによるベクトルレジスタの実装面積及び消費電力の増加を招来することなく、特にベクトルレジスタからマスクデータとベクトルデータとを順次読み出す場合と比較して、高性能なマスク付きベクトル命令を実現することが可能となっている。さらに、マスクレジスタにおいて、ベクトルレジスタの所定の範囲内に配置されるベクトル要素に対応するマスク要素は、ベクトルレジスタの当該所定の範囲に対応するマスクレジスタの所定の範囲内に配置される。このため、ベクトルレジスタの当該所定の範囲に配置されるベクトル要素に対して操作を行う演算機の近傍に、マスクレジスタの当該所定の範囲を配置することで、マスク付きベクトル命令の実行において、当該マスク付きベクトル命令のデータ型にかかわらず、ベクトル要素に対して操作を行う演算機まで当該ベクトル要素に対応するマスク要素を移動するのに、長距離を移動する必要がなく、遅延及び消費電力の増大を低減することが可能となっている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、ベクトルレジスタにマスクデータが格納され、ベクトルレジスタに格納されたマスクデータについて各マスク要素が一端に纏められて順次配置された配列をなす命令セットアーキテクチャに対して、好適なベクトルプロセッサが提供されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の一実施形態のベクトルプロセッサを示すブロック図。
本発明の一実施形態のベクトルレジスタを示す模式図。
本発明の一実施形態のベクトルレジスタのベクトルデータを示す模式図。
本発明の一実施形態のベクトルレジスタのマスクデータを示す模式図。
本発明の一実施形態のマスクレジスタを示す模式図。
本発明の一実施形態のマスク割当状態レジスタを示す模式図。
本発明の一実施形態のマスク参照カウンタを示す模式図。
本発明の一実施形態のベクトルプロセッサの作動を示すフロー図。
本発明の一実施形態の６４ビット用マスクデータの並替を示す模式図。
本発明の一実施形態の３２ビット用マスクデータの並替を示す模式図。
本発明の一実施形態の１６ビット用マスクデータの並替を示す模式図。
本発明の一実施形態の８ビット用マスクデータの並替を示す模式図。
本発明の一実施形態のデータ要素の移動を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１乃至図１３を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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