WO2005057403A2 - Method for the automatic creation of a processor using a machine description - Google Patents

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WO2005057403A2
WO2005057403A2 PCT/DE2004/002580 DE2004002580W WO2005057403A2 WO 2005057403 A2 WO2005057403 A2 WO 2005057403A2 DE 2004002580 W DE2004002580 W DE 2004002580W WO 2005057403 A2 WO2005057403 A2 WO 2005057403A2
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Gordon Cichon
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Univ Dresden Tech
Gordon Cichon
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/30—Circuit design
    • G06F30/39—Circuit design at the physical level

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a SIMD processor which contains disks which share common control signals for processing different data, the geometry of the processor being generated at least indirectly from a machine description which consists of a database and which definitions of several Contains functional units, which consist at least of parameters of the number and types of inputs, number and types of outputs and the connection of the functional units with other functional units.
  • DSP digital signal processors
  • DSP digital signal processors
  • the digital signal processors of the type are preferably designed as SIMD (Single Instruction Multiple Data) processors. This advantage is also reflected in the high reusability of hardware and software that can be achieved with such processors and results in low development costs and shorter transfer times for marketability.
  • SIMD Single Instruction Multiple Data
  • processor description languages have in common that they are strongly compiler-oriented. This means that starting from a given hardware, often by means of assembler programming, special optimizations and adaptations of the software used to the hardware of a DSP are carried out largely by hand by the development engineer.
  • the prior art does not disclose a fundamentally different way of optimizing SIMD processors by means of optimized automated hardware design, which is supported by machine descriptions that relate to the register transfer level or network list.
  • the task according to the invention therefore consists of making a machine description based on a given processor description, with which an automated, optimal hardware design of SIMD processors can be carried out.
  • the task is solved in that a modified machine description is generated and is used as a basis for the manufacture of the geometry of the SIMD processor in such a way that functional units are selected from an identifier in the machine description that are vector processing. Furthermore, a first or second reduced functional unit is selected in a defined manner from a respective vector processing functional unit, the reduced functional units processing only a data element of a vector value as part of the respective vector processing functional unit.
  • All reduced functional units that jointly use control signals when processing a respective data element associated with the vectorial value are combined into one disc.
  • Reduced functional units that process the same data elements at least indirectly in a sequence are combined to form a disk module.
  • the respective disk is arranged several times so that the disk with the reduced functional units contained is reproduced so often that all reduced functional units represent the functionality of their respective selected vector processing functional unit.
  • the aim of this solution is to ensure that any loss of information about the functional units to be redesigned is considered to be very low for a particularly favorable configuration during synthesis.
  • an optimized representation of the original processor description is achieved, which is a particularly favorable form for one Transformation process for generating the geometry of the SIMD processor takes.
  • a supplementary variant of the inventive solution is achieved in that the identifier in the machine description represents the type of inputs and / or outputs or the mode of operation, provided that this is defined in the machine description.
  • Another variant of the inventive solution ensures that panes are combined to form a respective pane module.
  • the respective disk module is identified in that the machine description contains information about which of its functional units process vector values.
  • the respective vector processing functional unit is divided into the vector value to be processed in each case.
  • An additional variant of the inventive solution is designed in such a way that panes are combined to form a respective pane module. Furthermore, the respective slice module is identified in that the machine description contains information as to which functional units can be divided into slices.
  • panes are combined to form a respective pane module.
  • respective slice module is identified by the fact that the machine description contains information as to which of the functional units processing vectorial values can be divided into slices.
  • panes are combined to form a respective pane module and in that which the respective slice module is identified by the fact that the machine description contains information as to which functional units process vector values and cannot be divided into slices. These functional units are divided up into the vectorial value to be processed in each case, excluding the functional units which are identified as functional units which cannot be divided into slices.
  • An embodiment of the solution according to the invention provides that a respective connection network between functional units of the processor is generated in that a respective disk module is identified and in the machine description a respective signal is realized in that it is within the disk module as via connections from a respective one clearly identifiable internal connection is shown in the respective disk module.
  • a variant of the embodiment of the solution according to the invention provides that a cross-pane connection network is formed by a connection from a respective input connection of a first reduced functional unit to a first and / or second output connection of a first and / or a second reduced functional unit, the first reduced functional unit is inside and the second functional unit is outside a pane of the pane module.
  • a further variant of the embodiment of the solution according to the invention provides that respective connections of a first and / or a second slice are combined in a respective summarizing connection network of individual vector-valued signals (signal belonging to related signals with several data elements).
  • a special variant of the implementation of the solution according to the invention provides that from a respectively existing combined connection network in a singular connection network, vector-valued signals can be divided as a single connection onto a first and a second disk.
  • a hierarchy level connection network is formed by a connection from a respective input connection of the first reduced functional unit to a first and / or second output connection of the first and / or a second reduced functional unit, the respective hierarchy level connection network only makes connections at the respective hierarchy level.
  • a connection-internal connection network is formed by a connection from a respective input connection of a first reduced functional unit to a respective output connection of a second reduced functional unit of the first plate.
  • the first and second reduced functional units lie within the pane module and within the respective pane.
  • an additional signal from a connection of the pane is realized in that a connection to the pane-internal connection network is made from the connection at the interface of the pane, this being represented as a connection from and to uniquely identifiable connections in the respective pane module.
  • the first or second reduced functional unit 3; 4 have been selected in accordance with the characteristics from the vector-processing functional units of the original machine description such that they process only one data element of a vector value 13 as part of the respective vector-processing functional unit 9.
  • the identifiers used for selection represent the type of inputs and / or outputs or the mode of operation in the machine description, if it is defined in it.
  • the respective slice is arranged multiple times in the SIMD processor 14 in such a way that the slice with the reduced functional units contained is reproduced so often that all reduced functional units represent the functionality of their respective selected vector-processing functional unit 9.
  • a connection network between the functional units of the SIMD processor 14 is formed in that, on the one hand, a respective disk module 11 is identified and, on the other hand, a respective signal of the machine description in the SIMD processor 14 is realized in that it is unique within the disk module 11 via connections from one namable internal connection 16 is shown in the respective disk module 11.
  • a cross-pane connection network 8 is created by connecting a respective input connection of a first reduced functional unit 3 to a first and / or second output connection of a first and / or a second / further reduced functional unit 3; 4 formed.
  • the first reduced functional unit 3 lies inside and the second reduced functional unit 4 lies outside a pane of the pane module 11.
  • a respective summarizing connection network 7 of individual vector-value signals i.e. the respective signal belongs to interrelated signals of several data elements
  • the respective connections of a first and / or a second disk 1, 2 are combined.
  • a connection network 5 within the pane is formed by a connection from a respective input connection of a first reduced functional unit 3 to a respective output connection of a second reduced function unit 4 of the first pane 1.
  • connection-internal connection network 5 is made from the connection at the interface of the pane.
  • This connection is shown as a connection from and to respective uniquely identifiable connections in the respective pane module 11.
  • first slice second slice first reduced functional unit second reduced functional unit internal connection network single connection network summarizing connection network cross-connection connection network vector processing functional unit further vector processing functional unit washer module washer module connection vectorial value SIMD processor further washer module internal connection hierarchy level connection network

Abstract

The invention relates to a method for creating an SIMD processor, which contains respective slices that share common control signals in order to process various data, whereby the geometry of the processor is created at least indirectly from a machine description. The aim of the invention is to create machine descriptions from a given processor description, which can be used to perform an automated optimal hardware design of SIMD processors. To achieve this, the production of the geometry of the SIMD processor is used as a basis for selecting functional units, which process vectors, from an identifier in the machine description. In addition, a first and second reduced functional unit are selected according to their definitions from each vector-processing functional unit, said reduced functional units processing only one element of a vectorial value as a component of the respective vector-processing functional unit. All reduced functional units, which use common control signals for the processing of each data element that is associated with the vectorial value, are combined to form a slice.

Description

Verfahren zur automatischen Erzeugung eines Prozessors aus einer Maschinen-Beschreibung Process for the automatic generation of a processor from a machine description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines SIMD- Prozessors, der sich jeweils gemeinsame Kontrollsignale teilende Scheiben zur Verarbeitung unterschiedlicher Daten enthält, wobei zumindest mittelbar die Geometrie des Prozessors aus ei- ner Maschinenbeschreibung erzeugt wird, die aus einer Datenbank besteht und welche Definitionen von mehreren Funktionseinheiten enthält, die zumindest aus Parametern der Anzahl und Typen der Eingänge, Anzahl und Typen der Ausgänge und der Verbindung der Funktionseinheiten mit anderen Funktionseinheiten bestehen.The invention relates to a method for producing a SIMD processor which contains disks which share common control signals for processing different data, the geometry of the processor being generated at least indirectly from a machine description which consists of a database and which definitions of several Contains functional units, which consist at least of parameters of the number and types of inputs, number and types of outputs and the connection of the functional units with other functional units.
Der Stand der Techniken Technik zeigt deutlich, dass digitale Signalprozessoren (DSP) weiterhin an Bedeutung gewinnen.The state of the art technology clearly shows that digital signal processors (DSP) continue to gain in importance.
Ihre Haupt-Einsatzgebiete sind Systeme, in denen Signalverar- beitungsaufgaben, wie z. B. die Realisierung von Filtern oder die Berechnung von Spektren zu übernehmen sind. Sie ersetzen dort die speziell auf jede Anwendung zugeschnittenen analogen oder digitalen Schaltungen.Their main areas of application are systems in which signal processing tasks such as B. the implementation of filters or the calculation of spectra. They replace the analog or digital circuits specially tailored to each application.
Der Vorteil der digitalen Signalprozessoren (DSP) gegenüber solchen anwenderspezifischen Systemen liegt in ihrer universellen Einsetzbarkeit . Dies wird dadurch bedingt, dass ihre Programmierbarkeit frei ist und dadurch eine Anpassungen an spezielle Aufgaben innerhalb eines Anwendungsgebietes ermöglicht wird.The advantage of digital signal processors (DSP) over such user-specific systems is their universal applicability. This is due to the fact that their programmability is free and this enables adaptation to special tasks within an application area.
Dabei erweist es sich, dass die digitalen Signalprozessoren vom Typ vorzugsweise als SIMD(Single Instruction Multiple Data)- Prozessoren ausgelegt werden. Dieser Vorteil schlägt sich auch in einer mit solchen Prozessoren erreichbaren hohen Wiederverwendbarkeit von Hard- und Software nieder und resultiert in niedrigen Entwicklungskosten so- wie kürzeren Überführungszeiten in die Marktfähigkeit.It has been found that the digital signal processors of the type are preferably designed as SIMD (Single Instruction Multiple Data) processors. This advantage is also reflected in the high reusability of hardware and software that can be achieved with such processors and results in low development costs and shorter transfer times for marketability.
Gerade letztere Vorteile erfordern aber, dass bei der Entwicklung eines SIMD-Prozessors automatisierte Vorgänge die Marktfähigkeit effizient absichern. Nach dem Stand der Technik werden Entwurfs-und Testumgebungen für das Design solcher DSP Prozessor-Beschreibungssprachen bereitgestellt .However, the latter advantages in particular require that automated processes ensure efficient marketability when developing a SIMD processor. According to the prior art, design and test environments for the design of such DSP processor description languages are provided.
Bekannten Prozessor-Beschreibungssprachen ist gemein, dass sie stark compiler-orientiert sind. Das heißt, dass hierbei von ei- ner gegebenen Hardware ausgehend, häufig mittels Assemblerprogrammierung spezielle Optimierungen und Anpassungen der verwendeten Software an die Hardware eines DSP weitestgehend von Hand durch den Entwicklungsingenieur vorgenommenen werden.Known processor description languages have in common that they are strongly compiler-oriented. This means that starting from a given hardware, often by means of assembler programming, special optimizations and adaptations of the software used to the hardware of a DSP are carried out largely by hand by the development engineer.
Da Assembler-Programmierung sehr anspruchsvoll, zeitaufwändig und fehleranfällig ist, wird bei der Softwareentwicklung in der Praxis häufig einen Kompromiss gewählt. Dabei werden die Programme in einer Hochsprache entwickelt und kritische Programmstellen nach der Übersetzung mittels klassischer Compiler auf Assemblerniveau nachoptimiert. Vorteil dieser Vorgehensweise ist die Vereinfachung und Beschleunigung des Entwicklungsprozesses. Nachteil ist nicht nur die Entstehung neuer Fehlerquellen, sondern auch die Gefahr, unter Umständen nach jeder Änderung eines Programms in der Hochsprache eine erneute Optimie- rung der kritische Programmstellen durchführen zu müssen.Since assembler programming is very demanding, time-consuming and error-prone, a compromise is often chosen in software development in practice. The programs are developed in a high-level language and critical program points are optimized after translation using classic compilers at assembly level. The advantage of this procedure is the simplification and acceleration of the development process. The disadvantage is not only the emergence of new sources of error, but also the danger of having to re-optimize the critical program points after changing a program in the high-level language.
Ein grundsätzlich anderen Weg zu beschreiten, die Optimierung von SIMD-Prozessoren durch optimierten automatisierten Hardware-Entwurf vorzunehmen, welcher durch Maschinenbeschreibungen unterstützt wird, die die Registertransfairebene bzw. Netzliste betreffen, ist beim Stand der Technik nicht bekannt. Somit besteht die erfinderische Aufgabenstellung ausgehend von einer gegebenen Prozessor-Beschreibung eine Maschinenbeschreibungen vorzunehmen, mit der ein automatisierter optimaler Hard- wareentwurf von SIMD-Prozessoren ausführbar ist.The prior art does not disclose a fundamentally different way of optimizing SIMD processors by means of optimized automated hardware design, which is supported by machine descriptions that relate to the register transfer level or network list. The task according to the invention therefore consists of making a machine description based on a given processor description, with which an automated, optimal hardware design of SIMD processors can be carried out.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabenstellung dadurch gelöst, dass eine geänderte Maschinenbeschreibung erzeugt und zur Herstellung der Geometrie des SIMD-Prozessors derart zu Grunde gelegt wird, dass aus einem Kennzeichen in der Maschinenbeschreibung Funktionseinheiten ausgewählt werden, die vektorverarbeitend sind. Weiterhin werden aus einer jeweiligen vektorverarbeitenden Funktionseinheit eine erste bzw. zweite reduzierte Funktionseinheit definiert ausgewählt, wobei die reduzierte Funkti- onseinheiten als Bestandteil der jeweiligen vektorverarbeitenden Funktionseinheit nur ein Datenelement eines vektoriellen Wertes verarbeiten.According to the invention, the task is solved in that a modified machine description is generated and is used as a basis for the manufacture of the geometry of the SIMD processor in such a way that functional units are selected from an identifier in the machine description that are vector processing. Furthermore, a first or second reduced functional unit is selected in a defined manner from a respective vector processing functional unit, the reduced functional units processing only a data element of a vector value as part of the respective vector processing functional unit.
Alle reduzierten Funktionseinheiten, die gemeinsam Kontrollsig- nale bei der Verarbeitung eines jeweiligen zum vektoriellen Wertes zugehörigen Datenelementes verwenden, werden zu einer Scheibe zusammengefasst. Reduzierte Funktionseinheiten, die die gleichen Datenelemente zumindest mittelbar in einer Abfolge verarbeiten, werden zu einem Scheibenmodul zusammengefasst. Die jeweilige Scheibe ist derart mehrfach angeordnet, dass die Scheibe mit den enthaltenen reduzierten Funktionseinheiten so oft reproduziert wird, dass alle reduzierten Funktionseinheiten die Funktionalität ihrer jeweiligen ausgewählten vektorverarbeitenden Funktionseinheit repräsentieren.All reduced functional units that jointly use control signals when processing a respective data element associated with the vectorial value are combined into one disc. Reduced functional units that process the same data elements at least indirectly in a sequence are combined to form a disk module. The respective disk is arranged several times so that the disk with the reduced functional units contained is reproduced so often that all reduced functional units represent the functionality of their respective selected vector processing functional unit.
Diese Lösung zielt darauf ab, dass ein Verlust von Informationen zu den neu zu gestaltenden Funktionseinheiten die für eine besonders günstig Gestaltbarkeit bei einer Synthese sehr gering gehalten wird. Mit dieser geänderten Maschinenbeschreibung wird eine optimierte Repräsentation der ursprünglichen Prozessorbeschreibung erreicht, die eine besonders günstige Form für einen Transformationsprozess zur Erzeugung der Geometrie des SIMD- Prozessors einnimmt.The aim of this solution is to ensure that any loss of information about the functional units to be redesigned is considered to be very low for a particularly favorable configuration during synthesis. With this modified machine description, an optimized representation of the original processor description is achieved, which is a particularly favorable form for one Transformation process for generating the geometry of the SIMD processor takes.
Eine ergänzende Variante der erfinderischen Lösung wird dadurch erreicht, dass das Kennzeichen in der Maschinen-Beschreibung den Typ der Ein-und/oder Ausgänge oder der Funktionsweise, sofern diese in der Maschinen Beschreibung definiert ist, darstellt.A supplementary variant of the inventive solution is achieved in that the identifier in the machine description represents the type of inputs and / or outputs or the mode of operation, provided that this is defined in the machine description.
Mit einer weiteren Variante der erfinderischen Lösung wird erreicht, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul zusammengefasst werden. Das jeweilige Scheibenmodul wird dadurch i- dentifiziert, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche seiner Funktionseinheiten vektorielle Werte verar- beiten. Außerdem wird die jeweilige vektorverarbeitende Funktionseinheit auf den jeweilig zu verarbeitenden vektoriellen Wert aufgeteilt.Another variant of the inventive solution ensures that panes are combined to form a respective pane module. The respective disk module is identified in that the machine description contains information about which of its functional units process vector values. In addition, the respective vector processing functional unit is divided into the vector value to be processed in each case.
Eine zusätzliche Variante der erfinderischen Lösung wird derart ausgestaltet, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul zusammengefasst werden. Weiterhin wird das jeweilige Scheibenmodul dadurch identifiziert, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche Funktionseinheiten in Scheiben auf- teilbar sind.An additional variant of the inventive solution is designed in such a way that panes are combined to form a respective pane module. Furthermore, the respective slice module is identified in that the machine description contains information as to which functional units can be divided into slices.
Eine Ausgestaltung der zusätzlichen Variante der erfinderischen Lösung wird dadurch erreicht, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul zusammengefasst werden. Weiterhin wird das jeweilige Scheibenmodul dadurch identifiziert wird, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche der vektorielle Werte verarbeitenden Funktionseinheiten in Scheiben aufteilbar sind.An embodiment of the additional variant of the inventive solution is achieved in that panes are combined to form a respective pane module. Furthermore, the respective slice module is identified by the fact that the machine description contains information as to which of the functional units processing vectorial values can be divided into slices.
Eine weitere Ausgestaltung der zusätzlichen Variante der erfin- derischen Lösung wird dadurch erreicht, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul zusammengefasst werden und dass außer- dem das jeweilige Scheibenmodul dadurch identifiziert wird, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche Funktionseinheiten vektorielle Werte verarbeiten und nicht in Scheiben aufteilbar sind. Diese Funktionseinheiten werden auf den jeweilig zu verarbeitenden vektoriellen Wert aufgeteilt, ausschließlich der Funktionseinheiten, die als nicht in Scheiben aufteilbare Funktionseinheiten gekennzeichnet sind.A further embodiment of the additional variant of the inventive solution is achieved in that panes are combined to form a respective pane module and in that which the respective slice module is identified by the fact that the machine description contains information as to which functional units process vector values and cannot be divided into slices. These functional units are divided up into the vectorial value to be processed in each case, excluding the functional units which are identified as functional units which cannot be divided into slices.
Eine Ausführung der erfinderischen Lösung sieht vor, dass ein jeweiliges Verbindungsnetzwerk zwischen Funktionseinheiten des Prozessors dadurch erzeugt wird, dass ein jeweiliges Scheibenmodul identifiziert vorliegt und in der Maschinenbeschreibung ein jeweiliges Signal dadurch realisiert wird, dass es innerhalb des Scheibenmoduls als über Verbindungen von einem jewei- lig eindeutig benennbaren internen Anschluss in dem jeweiligen Scheibenmodul dargestellt wird.An embodiment of the solution according to the invention provides that a respective connection network between functional units of the processor is generated in that a respective disk module is identified and in the machine description a respective signal is realized in that it is within the disk module as via connections from a respective one clearly identifiable internal connection is shown in the respective disk module.
Eine Variante der Ausführung der erfinderischen Lösung sieht vor, dass ein scheibenübergreifendes Verbindungsnetzwerk durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss einer ersten reduzierten Funktionseinheit mit einem ersten und/oder zweiten Ausgangsanschluss einer ersten und/oder einer zweiten reduzierten Funktionseinheit gebildet wird, wobei die erste reduzierte Funktionseinheit innerhalb und die zweite Funktions- einheit außerhalb einer Scheibe des Scheibenmoduls liegt.A variant of the embodiment of the solution according to the invention provides that a cross-pane connection network is formed by a connection from a respective input connection of a first reduced functional unit to a first and / or second output connection of a first and / or a second reduced functional unit, the first reduced functional unit is inside and the second functional unit is outside a pane of the pane module.
Eine weitere Variante der Ausführung der erfinderischen Lösung sieht vor, dass in einem jeweiligen zusammenfassenden Verbindungsnetzwerk von einzelnen vektorwertigen Signale (Signal ge- hört zu aufeinander bezogenen Signalen mit mehreren Datenelementen) jeweilige Verbindungen einer ersten und/oder einer zweiten Scheibe zusammengefasst werden.A further variant of the embodiment of the solution according to the invention provides that respective connections of a first and / or a second slice are combined in a respective summarizing connection network of individual vector-valued signals (signal belonging to related signals with several data elements).
Eine spezielle Variante der Ausführung der erfinderischen Lö- sung sieht vor, dass aus einem jeweilig vorliegenden zusammen- gefassten Verbindungsnetzwerk in einem vereinzelnden Verbin- dungsnetzwerk vektorwertige Signale als einzelne Verbindung auf eine erste und eine zweite Scheibe aufgeteilt werden.A special variant of the implementation of the solution according to the invention provides that from a respectively existing combined connection network in a singular connection network, vector-valued signals can be divided as a single connection onto a first and a second disk.
Eine zusätzliche Ausgestaltung der erfinderischen Lösung wird dadurch vorgenommen, dass ein Hierarchieebenen- Verbindungs- netzwerk durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsan- schluss der ersten reduzierten Funktionseinheit mit einem ersten und/oder zweiten Ausgangsanschluss der ersten und/oder einer zweiten reduzierten Funktionseinheit gebildet wird, wobei das jeweilige Hierarchieebenen-Verbindungsnetzwerk Verbindungen nur in der jeweiligen Hierarchieebene herstellt.An additional embodiment of the inventive solution is carried out in that a hierarchy level connection network is formed by a connection from a respective input connection of the first reduced functional unit to a first and / or second output connection of the first and / or a second reduced functional unit, the respective hierarchy level connection network only makes connections at the respective hierarchy level.
In einer speziellen Ausführung der zusätzlichen Ausgestaltung der erfinderischen Lösung wird realisiert, dass ein scheibenin- ternes Verbindungsnetzwerk durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss einer ersten reduzierten Funktionseinheit zu einem jeweiligen Ausgangsanschluss einer zweiten reduzierten Funktionseinheit der ersten Scheibe gebildet wird. Hierbei liegen die erste und zweite reduzierte Funktionseinheit innerhalb des Scheibenmoduls und innerhalb der jeweiligen Scheibe. Außerdem wird ein zusätzliches Signal von einem Anschluss der Scheibe dadurch realisiert, dass von dem Anschluss an der Schnittstelle der Scheibe eine Verbindung zum scheibeninternen Verbindungsnetzwerk geführt wird, wobei diese als Ver- bindung von und zu eindeutig benennbaren Anschlüssen in dem jeweiligen Scheibenmodul dargestellt wird.In a special embodiment of the additional embodiment of the inventive solution, it is realized that a connection-internal connection network is formed by a connection from a respective input connection of a first reduced functional unit to a respective output connection of a second reduced functional unit of the first plate. In this case, the first and second reduced functional units lie within the pane module and within the respective pane. In addition, an additional signal from a connection of the pane is realized in that a connection to the pane-internal connection network is made from the connection at the interface of the pane, this being represented as a connection from and to uniquely identifiable connections in the respective pane module.
In einer weitergehenden Ausführung der zusätzlichen Ausgestaltung der erfinderischen Lösung wird realisiert, dass in einem zusammenfassenden Verbindungsnetzwerk die jeweiligen Verbindungen von einzelnen vektorwertigen Signale mehrerer Datenelemente der nächst höheren Hierarchieebene einer ersten und einer zweiten Scheibe zusammengefasst werden.In a further embodiment of the additional embodiment of the inventive solution, it is realized that the respective connections of individual vector-value signals of several data elements of the next higher hierarchical level of a first and a second slice are combined in a summarizing connection network.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispie- ls näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnungs-Figur ist ein Blockschaltbild eines durch eine geänderte Maschinenbeschreibung erfindungsgemäß erzeugten Geometrie des SIMD-Prozessors 14 dargestellt.The invention will be explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment. In the associated drawing figure, a block diagram of a geometry of the SIMD processor 14 generated according to the invention by a changed machine description is shown.
Darin ist ersichtlich, dass die jeweilig zugehörigen Datenelemente des im SIMD-Prozessor 14 zu verarbeitende vektoriellen Wert 13 der ersten bzw. zweiten reduzierten Funktionseinheit 3; 4 zugeführt werden.This shows that the respectively associated data elements of the vectorial value 13 to be processed in the SIMD processor 14 of the first or second reduced functional unit 3; 4 are supplied.
Die erste bzw. zweite reduzierte Funktionseinheit 3; 4 sind entsprechend der Kenzeichen aus den vektorverarbeitenden Funktionseinheiten der ursprünglichen Maschinenbeschreibung derart ausgewählt worden, dass sie als Bestandteil der jeweiligen vek- torverarbeitenden Funktionseinheit 9 nur ein Datenelement eines vektoriellen Wertes 13 verarbeiten.The first or second reduced functional unit 3; 4 have been selected in accordance with the characteristics from the vector-processing functional units of the original machine description such that they process only one data element of a vector value 13 as part of the respective vector-processing functional unit 9.
Die zur Auswahl verwendeten Kennzeichen stellen der Typ der Ein-und/oder Ausgänge oder die Funktionsweise in der Maschinen- Beschreibung, sofern sie in dieser definiert ist, dar.The identifiers used for selection represent the type of inputs and / or outputs or the mode of operation in the machine description, if it is defined in it.
Alle reduzierten Funktionseinheiten, die gemeinsame Kontrollsignale bei der Verarbeitung eines jeweiligen zum vektoriellen Wertes 13 zugehörigen Datenelementes verwenden, werden in einer Scheibe zusammengefasst. Außerdem werden reduzierte Funktionseinheiten, die die gleichen Datenelemente zumindest mittelbar in einer Abfolge verarbeiten, zu einer Scheibenmodul 11 assoziiert .All reduced functional units that use common control signals when processing a respective data element associated with the vectorial value 13 are combined in one disk. In addition, reduced functional units that process the same data elements at least indirectly in a sequence are associated with a disk module 11.
Die jeweilige Scheibe wird im SIMD-Prozessor 14 derart mehrfach angeordnet, dass die Scheibe mit den enthaltenen reduzierten Funktionseinheiten so oft reproduziert wird, dass alle reduzierten Funktionseinheiten die Funktionalität ihrer jeweiligen ausgewählten vektorverarbeitenden Funktionseinheit 9 repräsen- tieren. Ein Verbindungsnetzwerk zwischen den Funktionseinheiten des SIMD-Prozessors 14 wird dadurch gebildet, dass einerseits ein jeweiliges Scheibenmodul 11 identifiziert vorliegt und anderseits ein jeweiliges Signal der Maschinenbeschreibung im SIMD-Prozessor 14 dadurch realisiert wird, dass es innerhalb des Scheibenmoduls 11 über Verbindungen von einem jeweilig eindeutig benennbaren internen Anschluss 16 in dem jeweiligen Scheibenmodul 11 dargestellt wird.The respective slice is arranged multiple times in the SIMD processor 14 in such a way that the slice with the reduced functional units contained is reproduced so often that all reduced functional units represent the functionality of their respective selected vector-processing functional unit 9. A connection network between the functional units of the SIMD processor 14 is formed in that, on the one hand, a respective disk module 11 is identified and, on the other hand, a respective signal of the machine description in the SIMD processor 14 is realized in that it is unique within the disk module 11 via connections from one namable internal connection 16 is shown in the respective disk module 11.
Ein scheibenübergreifendes Verbindungsnetzwerk 8 wird durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss einer ersten reduzierten Funktionseinheit 3 mit einem ersten und/oder zweiten Ausgangsanschluss einer ersten und/oder ei- ner zweiten/weiteren reduzierten Funktionseinheit 3; 4 gebildet. Dabei liegt die erste reduzierte Funktionseinheit 3 innerhalb und die zweite reduzierte Funktionseinheit 4 außerhalb einer Scheibe des Scheibenmoduls 11.A cross-pane connection network 8 is created by connecting a respective input connection of a first reduced functional unit 3 to a first and / or second output connection of a first and / or a second / further reduced functional unit 3; 4 formed. The first reduced functional unit 3 lies inside and the second reduced functional unit 4 lies outside a pane of the pane module 11.
In einem jeweiligen zusammenfassenden Verbindungsnetzwerk 7 von einzelnen vektorwertigen Signalen, d.h. das jeweilige Signal gehört zu aufeinander bezogenen Signalen mehrerer Datenelemente, werden die jeweiligen Verbindungen einer ersten und/oder einer zweiten Scheibe 1, 2 zusammengefasst.In a respective summarizing connection network 7 of individual vector-value signals, i.e. the respective signal belongs to interrelated signals of several data elements, the respective connections of a first and / or a second disk 1, 2 are combined.
Weiterhin ist in der Zeichnungs-Figur ersichtlich, dass aus einem jeweilig vorliegenden zusammengefassten Verbindungsnetzwerk 7 in einem vereinzelnden Verbindungsnetzwerk 6 vektorwertige Signale als einzelne Verbindung auf eine erste und eine zweite Scheibe 1; 2 aufgeteilt werden.Furthermore, it can be seen in the drawing figure that from a combined connection network 7 present in each case in a singular connection network 6, vector-value signals as a single connection to a first and a second disk 1; 2 can be divided.
Ein scheibeninternes Verbindungsnetzwerk 5 wird durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss einer ersten reduzierten Funktionseinheit 3 zu einem jeweiligen Ausgangsan- schluss einer zweiten reduzierten Funktionseinheit 4 der ersten Scheibe 1 gebildet. Dabei liegen die erste und zweite reduzier- te Funktionseinheit 3 ; 4 innerhalb des Scheibenmoduls 11 und innerhalb der jeweiligen Scheibe.A connection network 5 within the pane is formed by a connection from a respective input connection of a first reduced functional unit 3 to a respective output connection of a second reduced function unit 4 of the first pane 1. The first and second reducing te functional unit 3; 4 within the disk module 11 and within the respective disk.
Außerdem wird hierbei ein zusätzliches Signal von einem An- schluss der Scheibe dadurch realisiert, dass von dem Anschluss an der Schnittstelle der Scheibe eine Verbindung zum scheibeninternen Verbindungsnetzwerk 5 geführt wird. Dabei wird diese Verbindung als Verbindung von und zu jeweilig eindeutig benennbaren Anschlüssen in dem jeweiligen Scheibenmodul 11 darge- stellt. In addition, an additional signal from a connection of the pane is realized in that a connection to the connection-internal connection network 5 is made from the connection at the interface of the pane. This connection is shown as a connection from and to respective uniquely identifiable connections in the respective pane module 11.
Verfahren zur automatischen Erzeugung eines Prozessors aus einer Maschinen-BeschreibungProcess for the automatic generation of a processor from a machine description
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
erste Scheibe zweite Scheibe erste reduzierte Funktionseinheit zweite reduzierte Funktionseinheit scheibeninternes Verbindungsnetzwerk vereinzelndes Verbindungsnetzwerk zusammenfassendes Verbindungsnetzwerk scheibenübergreifendes Verbindungsnetzwerk vektorverarbeitende Funktionseinheit weitere vektorverarbeitende Funktionseinheit Scheibenmodul Scheibenmodulanschluss vektorieller Wert SIMD-Prozessor weiteres Scheibenmodul interner Anschluss Hierarchieebenen-Verbindungsnetzwerk first slice second slice first reduced functional unit second reduced functional unit internal connection network single connection network summarizing connection network cross-connection connection network vector processing functional unit further vector processing functional unit washer module washer module connection vectorial value SIMD processor further washer module internal connection hierarchy level connection network

Claims

Verfahren zur automatischen Erzeugung eines Prozessors aus einer Maschinen-BeschreibungPatentansprüche Method for the automatic generation of a processor from a machine description
1. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines SIMD-Prozessors, der sich jeweils gemeinsame Kontrollsignale teilende Scheiben zur Verarbeitung unterschiedlicher Daten enthält, wobei zumindest mittelbar die Geometrie des Prozessors aus einer Maschinenbeschreibung erzeugt wird, die aus einer Datenbank besteht und welche Definitionen von mehreren Funktionseinheiten enthält, die zumindest aus Parametern der Anzahl und Typen der Eingänge, Anzahl und Typen der Ausgänge und der Verbindung der Funktionseinheiten mit anderen Funktionseinheiten bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass eine geänderte Maschinenbeschreibung erzeugt und zur Herstellung der Geometrie des SIMD-Prozessors (14) derart zu Grunde gelegt wird, dass aus einem Kennzeichen in der Maschinenbeschreibung Funktions- einheiten ausgewählt werden, die Vektor verarbeitend sind, dass aus einer jeweiligen vektorverarbeitenden Funktionseinheit (9) eine erste bzw. zweite reduzierte Funktionseinheit (3), (4) definiert ausgewählt werden, wobei die reduzierte Funktionseinheiten als Bestandteil der jeweiligen vektorverarbeitenden Funktionseinheit (9) nur ein Datenelement eines vektoriellen Wertes (13) verarbeiten, dass alle reduzierten Funktionseinheiten, die gemeinsam Kontrollsignale bei der Verarbeitung eines jeweiligen zum vektoriellen Wertes (13) zugehörigen Datenelementes verwenden, zu einer Scheibe zusammengefasst werden, dass reduzierte Funktionseinheiten, die die gleichen Datenelemente zumindest mittelbar in einer Abfolge verarbeiten, zu einer Scheibenmodul zusammengefasst werden, dass die jeweilige Scheibe derart mehrfach angeordnet ist, dass die Scheibe mit den enthalte- nen reduzierten Funktionseinheiten so oft reproduziert wird, dass alle reduzierten Funktionseinheiten die Funktio- nalität ihrer jeweiligen ausgewählten vektorverarbeitenden Funktionseinheit (9) repräsentieren.1. The invention relates to a method for generating a SIMD processor, each containing common control signal-sharing disks for processing different data, wherein the geometry of the processor is generated at least indirectly from a machine description, which consists of a database and which definitions of several Contains functional units, which consist at least of parameters of the number and types of inputs, number and types of outputs and the connection of the functional units with other functional units, characterized in that a changed machine description is generated and for the manufacture of the geometry of the SIMD processor (14) the basis is that functional units are selected from an identifier in the machine description that are vector processing, and that a first or second reduced functional unit (3), (4) is defined from a respective vector processing functional unit (9) are selected, whereby the reduced functional units as part of the respective vector processing functional unit (9) process only one data element of a vector value (13), that all reduced functional units which jointly use control signals when processing a respective data element associated with the vector value (13), can be combined to form a disc that reduced functional units, which process the same data elements at least indirectly in a sequence, are combined to form a disc module such that the respective disc is arranged multiple times so that the disc with the reduced functional units contained is reproduced so often that all reduced functional units have the functional represent their respective selected vector processing functional unit (9).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- net, dass das Kennzeichen in der Maschinen- Beschreibung den Typ der Ein-und/oder Ausgänge oder der Funktionsweise, sofern diese in der Maschinen- Beschreibung definiert ist, darstellt.2. The method according to claim 1, characterized in that the identifier in the machine description represents the type of inputs and / or outputs or the mode of operation, provided that this is defined in the machine description.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul (11) zusammengefasst werden, dass das jeweilige Scheibenmodul (11) dadurch identifiziert wird, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche seiner Funktionseinheiten vektorielle Werte verarbeiten und dass die jeweilige vektorverarbeitende Funktionseinheit (9) auf den jeweilig zu verarbeitenden vektoriellen Wert (13) aufgeteilt wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that disks are combined to form a respective disk module (11), that the respective disk module (11) is identified by the fact that the machine description contains information which of its functional units process vector values and that the respective vector processing functional unit (9) is divided into the vector value (13) to be processed in each case.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul (11) zusammengefasst werden, dass das jeweilige Scheibenmodul (11) dadurch identifiziert wird, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche Funktionseinheiten in Scheiben aufteilbar sind.4. The method according to claims 1 and 2, characterized in that slices are combined to form a respective slice module (11), that the respective slice module (11) is identified in that the machine description contains information as to which functional units can be divided into slices.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Scheiben zu einem jeweiligen Scheibenmodul (11) zusammengefasst werden, dass das jewei- lige Scheibenmodul (11) dadurch identifiziert wird, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche der Funktionseinheiten vektorielle Werte verarbeiten, dass die Maschinenbeschreibung Informationen enthält, welche Funktionseinheiten nicht in Scheiben aufteilbar sind und dass diese Funktionseinheiten auf den jeweilig zu verarbeitenden vektoriellen Wert (13) aufgeteilt werden, ausschließlich der Funktionseinheiten, die als nicht in Scheiben aufteilbare Funktionseinheiten gekennzeichnet sind.5. The method according to claims 1 and 2, characterized in that disks are combined to form a respective disk module (11), that the respective disk module (11) is identified by the fact that the machine description contains information which of the functional units process vector values that the machine description contains information as to which functional units cannot be divided into slices and that these functional units are divided into the respective vectorial value (13) to be processed, exclusively of the functional units which are identified as functional units which cannot be divided into slices.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch ge- kennzeichnet, dass ein jeweiliges Verbindungsnetzwerk zwischen vektorverarbeitenden Funktionseinheiten des SIMD- Prozessors (14) dadurch erzeugt wird, dass ein jeweiliges Scheibenmodul (11) identifiziert vorliegt, dass in der Maschinenbeschreibung ein jeweiliges Signal, dadurch reali- siert wird, dass es innerhalb des Scheibenmoduls (11) über Verbindungen von einem jeweilig eindeutig benennbaren internen Anschluss (16) in dem jeweiligen Scheibenmodul (11) dargestellt wird.6. The method according to claims 3 to 5, characterized in that a respective connection network between vector processing functional units of the SIMD processor (14) is generated in that a respective disk module (11) is identified that a respective signal is present in the machine description , is realized in that it is shown within the pane module (11) via connections from a clearly identifiable internal connection (16) in the respective pane module (11).
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein scheibenübergreifendes Verbindungsnetzwerk (8) durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss einer ersten reduzierten Funktionseinheit (3) mit einem ersten und/oder zweiten Ausgangsanschluss einer ers- ten und/oder einer zweiten reduzierten Funktionseinheit (3), (4) gebildet wird, wobei die erste reduzierte Funktionseinheit (3) innerhalb und die zweite Funktionseinheit außerhalb einer Scheibe des Scheibenmoduls (11) liegt.7. The method according to claim 6, characterized in that a cross-pane connection network (8) by connecting a respective input connection of a first reduced functional unit (3) to a first and / or second output connection of a first and / or a second reduced functional unit (3), (4) is formed, the first reduced functional unit (3) being inside and the second functional unit being outside a pane of the pane module (11).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einem jeweiligen zusammenfassenden Verbindungsnetzwerk (7) von einzelnen vektorwer- tigen Signalen (Signal gehört zu aufeinander bezogenen Signalen mit mehreren Datenelementen) die jeweiligen Verbin- düngen einer ersten und/oder einer zweiten Scheibe (1), (2) zusammengefasst wird.8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that in a respective summarizing connection network (7) of individual vector-value signals (signal belongs to interrelated signals with several data elements) the respective connections of a first and / or a second disc (1), (2) is combined.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem jeweilig vorliegenden zusammengefass- ten Verbindungsnetzwerk (7) in einem vereinzelnden Verbindungsnetzwerk (6) vektorwertige Signale als einzelne Ver- bindung auf eine erste und eine zweite Scheibe (1),(2) aufgeteilt werden.9. The method according to claim 8, characterized in that from a respective combined connection network (7) present in a singular connection network (6) vector-valued signals as individual connections bond to a first and a second disc (1), (2) can be divided.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hierarchieebenen- Verbindungsnetzwerk (17) durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss der ersten reduzierten Funktionseinheit (3) mit einem ersten und/oder zweiten Ausgangsanschluss der ersten und/oder einer zweiten reduzierten Funk- tionseinheit (3), (4) gebildet wird, wobei das jeweilige Hierarchieebenen-Verbindungsnetzwerk (17) Verbindungen nur in der jeweiligen Hierarchieebene herstellt.10. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that a hierarchy level connection network (17) by a connection of a respective input connection of the first reduced functional unit (3) with a first and / or second output connection of the first and / or second reduced function unit (3), (4) is formed, the respective hierarchy level connection network (17) establishing connections only in the respective hierarchy level.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich- net, dass ein scheibeninternes Verbindungsnetzwerk (5) durch eine Verbindung von einem jeweiligen Eingangsanschluss einer ersten reduzierten Funktionseinheit (3) zu einem jeweiligen Ausgangsanschluss einer zweiten reduzierten Funktionseinheit der ersten Scheibe (1) gebildet wird, wobei die erste und zweite reduzierte Funktionseinheit (3), (4) innerhalb des Scheibenmoduls (11) und innerhalb der jeweiligen Scheibe liegen, dass ein zusätzliches Signal von einem Anschluss der Scheibe dadurch realisiert wird, dass von dem Anschluss an der Schnittstelle der Scheibe eine Verbindung zum scheibeninternen Verbindungsnetzwerk (5) geführt wird, wobei diese als Verbindung von und zu den jeweilig eindeutig benennbaren Anschlüssen in dem jeweilige- Scheibenmodul dargestellt wird.11. The method according to claim 8, characterized in that an inter-pane connection network (5) is formed by a connection from a respective input port of a first reduced functional unit (3) to a respective output port of a second reduced functional unit of the first pane (1), wherein the first and second reduced functional units (3), (4) lie within the pane module (11) and within the respective pane, in that an additional signal from a connection of the pane is realized by a connection being made at the interface of the pane Connection to the pane-internal connection network (5) is performed, which is shown as a connection from and to the respectively uniquely identifiable connections in the respective pane module.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einem zusammenfassenden Verbindungsnetzwerk (7) die jeweiligen Verbindungen von einzelnen vektorwerti- gen Signale mehrerer Datenelemente der nächst höheren Hierarchieebene einer ersten und einer zweiten Scheibe (1) , (2) zusammengefasst werden. 12. The method according to claim 11, characterized in that the respective connections of individual vector-value signals of several data elements of the next higher hierarchical level of a first and a second slice (1), (2) are combined in a summarizing connection network (7).
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