本系统及方法涉及RISC-V向量访问存储处理技术,包含标量-向量调度单元、监控单元和存储单元,实现数据高效传输和指令监控。
背景技术
在人工智能与大数据迅速发展的今天,嵌入式芯片内部的标量处理器通常需要对图像、音频等数字信号进行实时、自适应的处理。对大数据并行处理的效率直接决定了芯片的整体性能,此类任务通常趋向于计算密集型,而传统的通用标量处理器性能很难满足实时的向量计算需求。
目前具备商用的向量处理器起步较晚,为了提升处理器的性能,其数据总线宽度和数据接口协议均选用最前沿的标准,使得该类向量处理器在嵌入式系统集成和使用时存在接口不匹配、数据总线宽度不匹配等问题。此外,该类向量处理器通常需要配套深度定制的编译器才能发挥它的优异性能,使得该类处理器的使用成本较高,往往不适于消费类芯片的产品集成。
部分嵌入式处理器厂商在现有的标量处理器架构上进行了向量指令集扩展(例如INTEL公司的MMX、SSE架构,ARM公司SVE架构),虽然具备了一定的向量数据的处理能力,由于最初设计时需要考虑旧指令集的兼容问题,使得新开发的处理器架构越来越复杂,功能越来越冗余,受限于自身成本与集成适配难度,对向量数据的处理有限,难以满足较复杂的数据运算场景。另一类厂商则在标量处理器内部预留扩展接口,通过扩展向量加速单元实现对向量数据的处理。由于该类扩展接口由各个处理器厂商自行定义,而非统一的工业标准接口,所以不适合大规模推广应用。此外,这类处理器由于扩展接口的限制,并不能执行向量指令。
RISC-V是一个基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA)。RISC-V向量指令集(RVV)架构相较其余向量指令集(如ARM公司SVE架构)的架构定义相比,RVV的不同功能向量指令设计更为独立,对任意向量长度处理更为简洁,编码及功能定义方式与RISC-V标量指令集实现方式也高度契合。由此,受益于RISC-V向量指令集设计的精简,RISC-V处理器扩展向量通路所需的访存逻辑可以实现的更加简单且高效,但目前在标量处理器中扩展对于RISC-V向量访存指令的支持没有通用的实现方案。
实现思路