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1、10申请公布号CN104137061A43申请公布日20141105CN104137061A21申请号201180076481922申请日20111230G06F9/30200601G06F9/30520060171申请人英特尔公司地址美国加利福尼亚州72发明人E乌尔德阿迈德瓦尔S赛尔KA杜什CR扬特BL托尔74专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人何焜54发明名称向量频率扩展指令57摘要包括硬件解码单元和执行引擎单元的处理器核。硬件解码单元，所述硬件解码单元用于解码向量频率扩展指令，其中所述向量频率压缩指令包括源操作数和目的地操作数，其中所述源操作数指定源向量寄存器，所述源向。
2、量寄存器包括一个或多个值和行程长度对，所述值和行程长度对将基于所述行程长度被扩展成所述值的行程。该执行引擎单元用于执行经解码的向量频率扩展指令，由此导致所述源向量寄存器中的一个或多个源数据元素的集合被扩展成目的地数据元素的集合，所述目的地数据元素的集合包括比所述源数据元素的集合多的元素并且包括等同值的至少一个行程，所述等同值在所述源向量寄存器中被行程长度编码。85PCT国际申请进入国家阶段日2014090186PCT国际申请的申请数据PCT/US2011/0682172011123087PCT国际申请的公布数据WO2013/101218EN2013070451INTCL权利要求书2页说明书23。
3、页附图20页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书23页附图20页10申请公布号CN104137061ACN104137061A1/2页21一种在计算机处理器中执行向量频率扩展指令的方法，包括获取所述向量频率扩展指令，所述向量频率扩展指令包括源操作数和目的地操作数，其中所述源操作数指定源向量寄存器，所述源向量寄存器包括一个或多个值和行程长度对，所述值和行程长度对将基于所述行程长度被扩展成所述值的行程；解码所获取的向量频率扩展指令；以及执行经解码的向量频率扩展指令，由此导致所述源向量寄存器中的一个或多个源数据元素的集合被扩展成目的地数据元素的集合，所述目的地数据元素。
4、的集合包括比所述源数据元素的集合多的元素并且包括等同值的至少一个行程，所述等同值在所述源向量寄存器中被行程长度编码。2如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行所述经解码的向量频率扩展指令还包括在源数据元素包含要在没有行程长度对的情况下被扩展为行程的值时引发异常。3如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述执行所述经解码的向量频率扩展指令还使得值被写入未使用的元素指示器中，以指示所述源向量寄存器中的哪些元素在扩展期间未被扩展。4如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述所获取的向量频率压缩指令还包括未使用的元素指示器目的地，以指示所述未使用的元素指示器应被写入何处。5如权利要求1所述的方法，其特。
5、征在于，所述所获取的向量频率扩展指令还包括控制掩码，所述控制掩码指示要被复制到所述目的地向量寄存器的来自所述源向量寄存器的一个或多个值。6如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述所获取的向量频率扩展指令还包括压缩值，所述压缩值要基于在所述源向量寄存器中与所述值成对的行程长度来扩展为行程。7如权利要求6所述的方法，其特征在于，执行所解码的向量频率扩展指令还使得通过读取所述控制掩码来确定所述压缩值。8一种处理器核，包括硬件解码单元，所述硬件解码单元用于解码向量频率扩展指令，其中所述向量频率压缩指令包括源操作数和目的地操作数，其中所述源操作数指定源向量寄存器，所述源向量寄存器包括一个或多个值和行程长。
6、度对，所述值和行程长度对将基于所述行程长度被扩展成所述值的行程；以及执行引擎单元，所述执行引擎单元用于执行所述经解码的向量频率扩展指令，由此导致所述源向量寄存器中的一个或多个源数据元素的集合被扩展成目的地数据元素的集合，所述目的地数据元素的集合包括比所述源数据元素的集合多的元素并且包括等同值的至少一个行程，所述等同值在所述源向量寄存器中被行程长度编码。9如权利要求8所述的处理器核，其特征在于，所述执行单元还使得在源数据元素包含要在没有行程长度对的情况下被扩展为行程的值时引发异常。10如权利要求8所述的处理器核，其特征在于，所述执行单元还使得值被写入未使用的元素指示器中，以指示所述源向量寄存器中。
7、的哪些元素在扩展期间未被扩展。11如权利要求11所述的处理器核，其特征在于，所述向量频率扩展指令还包括未使用的元素指示器目的地，以指示所述未使用的元素指示器应被写入何处。12如权利要求8所述的处理器核，其特征在于，所述向量频率压缩指令还包括控制掩权利要求书CN104137061A2/2页3码，所述控制掩码指示要被复制到所述目的地向量寄存器的来自所述源数据元素的一个或多个值。13如权利要求8所述的处理器核，其特征在于，所述向量频率压缩指令还包括压缩值，所述压缩值要基于在所述源向量寄存器中与所述值成对的行程长度来扩展为行程。14如权利要求13所述的处理器核，其特征在于，所述执行单元还使得通过读取所。
8、述控制掩码来确定所述压缩值。15一种制品，包括有形机器可读存储介质，所述有形机器可读存储介质上存储有向量频率扩展指令，其中所述向量频率扩展指令包括源操作数和目的地操作数，其中所述源操作数指定源向量寄存器，所述源向量寄存器包括一个或多个值和行程长度对，所述值和行程长度对将基于所述行程长度被扩展成所述值的行程；以及其中所述向量频率扩展指令包括操作码，所述操作码指令机器执行所述指令，执行所述指令导致所述源向量寄存器中的一个或多个源数据元素的集合被扩展成目的地数据元素的集合，所述目的地数据元素的集合包括比所述源数据元素的集合多的元素并且包括等同值的至少一个行程，所述等同值在所述源向量寄存器中被行程长度。
9、编码。16如权利要求15所述的制品，其特征在于，所述向量频率压缩指令还使得所述机器在源数据元素包含要在没有行程长度的情况下被扩展为行程的值时引发异常。17如权利要求15所述的制品，其特征在于，所述向量频率压缩指令还使得所述机器在未使用的元素指示器中写入值，以指示所述源向量寄存器中的哪些元素在扩展期间未被扩展。18如权利要求18所述的制品，其特征在于，所述向量频率扩展指令还包括未使用的元素指示器目的地，以指示所述未使用的元素指示器应被写入何处。19如权利要求15所述的制品，其特征在于，所述向量频率扩展指令还包括压缩值，所述压缩值要基于在所述源向量寄存器中与所述值成对的行程长度来扩展为行程。20如。
10、权利要求19所述的制品，其特征在于，所述向量频率压缩指令还使得所述机器通过读取所述控制掩码来确定所述压缩值。权利要求书CN104137061A1/23页4向量频率扩展指令技术领域0001本发明的领域一般涉及计算机处理器架构，更具体地涉及向量频率扩展指令。0002背景0003指令集，或指令集架构ISA是涉及编程的计算机架构的一部分，并可以包括原生数据类型、指令、寄存器架构、寻址模式、存储器架构、中断和异常处理、以及外部输入和输出I/O。应注意术语指令在本文中一般指的是宏指令即提供给处理器以供执行的指令与从处理器的解码器解码宏指令得到的微指令或微操作不同。指令集架构与微架构不同，微架构是实现ISA。
11、的处理器的内部设计。带有不同的微架构的处理器可以共享共同的指令集。0004指令集包括一个或多个指令格式。给定指令格式定义各个字段位的数量、位的位置以指定要执行的操作操作码以及对其要执行该操作的操作数等。给定指令是使用给定指令格式来表达的，并指定操作和操作数。指令流是特定指令序列，其中该序列中的每一指令都是指令格式的指令出现。0005科学、金融、自动向量化的通用、RMS识别、挖掘以及合成/可视和多媒体应用程序例如，2D/3D图形、图像处理、视频压缩/解压缩、语音识别算法和音频操纵常常需要对大量的数据项执行相同操作被称为“数据并行性”。单指令多数据SIMD是指使处理器对多个数据项执行相同操作的一种。
12、指令。SIMD技术特别适于能够在逻辑上将寄存器中的位分割为若干个固定尺寸的数据元素的处理器，其中每一个数据元素都表示单独的值。例如，64位寄存器中的位可被指定为作为四个单独的16位数据元素的、将对其操作的源操作数，每一个数据元素都表示单独的16位值。作为另一个示例，256位寄存器中的位可被指定为作为四个单独的64位打包数据元素四字Q尺寸的数据元素、八个单独的32位打包数据元素双字D尺寸的数据元素、十六个单独的16位打包数据元素字W尺寸的数据元素、或三十二个单独的8位数据元素字节B尺寸的数据元素的、将对其操作的源操作数。这种类型的数据被称为打包数据类型或向量数据类型，这种数据类型的操作数被称为打。
13、包数据操作数或向量操作数。换句话说，打包数据项或向量指的是打包数据元素的序列；并且打包数据操作数或向量操作数是SIMD指令也称为打包数据指令或向量指令的源操作数或目的地操作数。0006作为示例，一种类型的SIMD指令指定要以纵向方式对两个源向量操作数执行的单个向量操作，以生成相同尺寸的、具有相同数量的数据元素、且有相同数据元素顺序的目的地向量操作数也称为结果向量操作数。源向量操作数中的数据元素被称为源数据元素，而目的地向量操作数中的数据元素被称为目的地或结果数据元素。这些源向量操作数具有相同尺寸，并包含相同宽度的数据元素，因此它们包含相同数量的数据元素。两个源向量操作数中的相同位位置中的源数据。
14、元素形成数据元素对也称为相对应的数据元素；即，每个源操作数的数据元素位置0中的数据元素相对应，每个源操作数的数据元素位置1中的数据元素相对应，以此类推。分别地对这些源数据元素对中的每一对执行由该SIMD指令所指定的操作，以生成匹配数量的结果数据元素，如此，每一对源数据元素都具有对应说明书CN104137061A2/23页5的结果数据元素。由于操作是纵向的，并且由于结果向量操作数尺寸相同、具有相同数量的数据元素、且结果数据元素与源向量操作数以相同数据元素顺序来存储，因此，结果数据元素与源向量操作数中的它们的对应的源数据元素对处于结果向量操作数的相同位位置中。除此示例性类型的SIMD指令之外，还有。
15、各种其他类型的SIMD指令例如，仅有一个或具有两个以上的源向量操作数的SIMD指令；以水平方式操作的SIMD指令；生成不同尺寸的结果向量操作数的SIMD指令；具有不同尺寸的数据元素的SIMD指令；和/或具有不同的数据元素顺序的SIMD指令。应该理解，术语“目的地向量操作数”或目的地操作数被定义为执行由指令所指定的操作的直接结果，包括将该目的地操作数存储在某一位置寄存器或在由该指令所指定的存储器地址，以便它可以作为源操作数由另一指令访问由另一指令指定该同一个位置。0007某些指令集架构允许多个向量和标量操作并行完成并更新指令集架构寄存器集。可以利用这些指令集架构实现压缩/解压缩也被称为扩展指令和。
16、算法，诸如基于行程长度编码RUNLENGTHENCODING，RLE的指令。0008RLE是一种形式的无损数据压缩，其中当数据流中的数据序列包含一个或多个连续数据值集合时对这些数据序列进行压缩。不是存储连续数据值集合中的每个数据元素，而是存储具有该值的单个元素且其后跟随有具有连续元素计数的元素。这种压缩形式对包含许多这种行程RUN的数据最有用。0009例如，基于零的压缩/解压缩利用数据流中频繁出现的零元素。在一些数据类型中，尤其是与图形处理关联的数据，通常允许数据的显著部分包含值零并进而包含许多零行程。基于零的RLE通常被称为基于零的压缩。但是，如果压缩可以受益于选择另一RLE值，其它RLE方。
17、案可以基于零之外的值。附图说明0010通过参考用来说明本发明的实施例的以下描述和附图，可最好地理解本发明。在附图中0011图1示出根据一个实施例的向量频率扩展指令的示例性执行；0012图2示出根据一个实施例的向量频率扩展指令的示例性执行；0013图3是示出根据一个实施例的示例性操作的流程图，示例性操作用于通过在处理器中执行向量频率扩展指令，将来自源向量寄存器的值扩展到目的地向量寄存器；0014图4A示出根据一个实施例的示例性AVX指令格式，包括VEX前缀、实操作码字段、MODR/M字节、SIB字节、位移字段以及IMM8；0015图4B示出根据一个实施例来自图4A的哪些字段构成完整操作码字段和基。
18、础操作字段；0016图4C示出根据一个实施例来自图4A的哪些字段构成寄存器索引字段；0017图5A是示出根据本发明的实施例的通用向量友好指令格式及其A类指令模板的框图；0018图5B是示出根据本发明的实施例的通用向量友好指令格式及其B类指令模板的框图；0019图6A是示出根据本发明的实施例的示例性专用向量友好指令格式的框图；说明书CN104137061A3/23页60020图6B是示出根据本发明的一个实施例的构成完整操作码字段的具有图6A的专用向量友好指令格式的字段的框图；0021图6C是示出根据本发明的一个实施例的构成寄存器索引字段的具有专用向量友好指令格式的字段的框图；0022图6D是示出。
19、根据本发明一个实施例的构成扩充AUGMENTATION操作字段的具有专用向量友好指令格式的字段的框图；0023图7是根据本发明的一个实施例的寄存器架构的框图；0024图8A是示出根据本发明的实施例的示例性有序流水线以及示例性寄存器重命名的无序发布/执行流水线两者的框图；0025图8B是示出根据本发明的各实施例的要包括在处理器中的有序架构核的示例性实施例和示例性的寄存器重命名的无序发布/执行架构核的框图；0026图9A是根据本发明的各实施例的单个处理器核以及它与管芯上互连网络的连接及其二级L2高速缓存的本地子集的框图；0027图9B是根据本发明的实施例的图9A中的处理器核的一部分的展开图；002。
20、8图10是根据本发明的实施例的可具有超过一个的核、可具有集成的存储器控制器、并且可具有集成图形的处理器的框图；0029图11是根据本发明一个实施例的系统的框图；0030图12是根据本发明的实施例的第一更具体的示例性系统的框图；0031图13是根据本发明的实施例的第二更具体的示例性系统的框图；0032图14是根据本发明的实施例的SOC的框图；以及0033图15是根据本发明的实施例的对比使用软件指令变换器将源指令集中的二进制指令变换成目标指令集中的二进制指令的框图。具体实施方式0034在以下描述中，陈述了多个具体细节。然而，应当理解的是，可不通过这些具体细节来实施本发明的实施例。在其它实例中，未详。
21、细示出公知的电路、结构以及技术，以免模糊对本描述的理解。0035说明书中对“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等等的引用表明所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但是每个实施例不一定都包括该特定的特征、结构或特性。此外，这些短语不一定表示同一实施例。此外，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，认为本领域普通技术人员能够知晓结合其它实施例来实现这种特征、结构或特性，无论是否明确描述。0036图1示出根据一个实施例的向量频率扩展指令的示例性执行。向量频率扩展指令实现RLE，从而基于在源数据元素集中连同长度指示一起出现的预定值的出现，对该源数据元素集进行扩展。例如，0之后跟着7将指。
22、示7个0的行程RUN应当被复制到目的地向量。0037向量频率扩展指令100包括目的地操作数105和源操作数115。向量频率扩展指令100属于指令集架构，且指令100在指令流内的每次“出现”将包括目的地操作数105和源操作数115内的值。在该示例中，目的地操作数105和源操作数115二者均是向量寄存器说明书CN104137061A4/23页7诸如128位、256位、512位寄存器。向量寄存器可以是具有16个32位数据元素的ZMM寄存器，然而，可使用其它数据元素和寄存器尺寸，诸如XMM或YMM寄存器和16位或64位数据元素。因此，源操作数115和目的地操作数105被示为具有16个数据元素，使用0索。
23、引符号将第一元素标记为ELE0，其中第一元素在0位置。每个操作数的最后一个元素则被标记为ELE15。0038由源操作数指定的源向量寄存器的内容包括多个源数据元素。如图1所示，索引0处的源数据元素包含值54。索引1和2处的源数据元素包含值0和7。索引35处的源数据元素包含值35。索引6处的源数据元素包含值12，索引7处的源数据元素包含值0，索引8处的源数据元素包含值1，索引9处的源数据元素包含值15，索引10处的源数据元素包含值0，索引11处的源数据元素包含值2，索引12处的源数据元素包含值1，索引13处的源数据元素包含值5，索引14处的源数据元素包含值6，而索引15处的源数据元素包含值7。00。
24、39向量频率扩展指令100被示为用于扩展包含值0的数据元素的RLE出现。然而，可任选地，向量频率扩展指令100可以实现用于扩展包含其它值的数据元素的出现。因此，存在被示为立即数值的可任选操作数130，可以用应该被扩展的值对该操作数进行编码。因此，130将表示应该被扩展的值。此外，向量频率扩展指令100用向量掩码MASK110编码，该掩码指定哪些数据元素与要被扩展的值匹配以及哪些数据元素与要被扩展的值不匹配。MASK110依据指令的操作，包括0或1。在所示实施例中，MASK110在对应于与要被扩展的值不匹配的源数据元素的元素中包含1，且在与要被扩展的值可能是零匹配的那些元素中包含0。因此，MAS。
25、K110在掩码元素1、7和10中包含0。0040可以通过以下方式描述向量频率扩展指令100的操作。当在掩码110中遇到0时，指示压缩的值的行程是源数据元素中的RLE，连续的0的数量从源115向量寄存器中的随后的数据元素中取回。0的数量被插入到目的地105向量中，目的地105向量寄存器中的位置随着值被置入其中而递增。当在掩码110中遇到1时，源115数据元素中的相应值被复制到目的地105向量中的当前位置且该当前位置被递增。0041如图1所示，如果源115包括包含值7、6、5、1、2、0、15、1、0、12、35、35、35、7、0、和54的数据元素150，则目的地105向量寄存器将在数据元素中包。
26、含以下值0、0、15、0、12、35、35、35、0、0、0、0、0、0、0、和54。RLE0从源115向量寄存器到目的地105向量寄存器的扩展通过将源0和行程长度编组并且示出指向目的地中的一个或多个0的相应集合的箭头来示出。从元素0到元素15，将遇到在MASK110中具有1的源115向量寄存器的第一元素，且将54复制到目的地105向量寄存器的当前位置中。随后将在源115向量寄存器中遇到一个0后面跟着一个7，其将被扩展为目的地105向量寄存器中的7个0。随后3个35和一个12将被从源115复制到目的地105。随后将遇到一个0后面跟着一个1并且将其作为单个0复制到目的地105中。从该处起，一个1。
27、5将被复制，然后一个0后面跟着一个2将被扩展成2个0。在此时，目的地向量寄存器将被全部使用并且向量频率扩展指令100将返回以针对源115向量寄存器中的剩余数据元素进行第二次迭代。0042如图1中所示，存在在未压缩的源向量包括比目的地向量寄存器能够保存的更多的值的情况下出现的情况。在该情况下，存在一种指示哪些源数据元素被使用了/未被使用的方法是重要的。以此方式，向量频率扩展指令可在第一个未使用的元数据元素处重新说明书CN104137061A5/23页8开始。解决此问题的一种方式是生成未使用元素控制掩码120，其中数据元素中的1对应于来自源XD15向量寄存器的被使用了的数据元素。在此情况下，元素1。
28、10将包含一个1，而元素1512将包含1个0，因为元素1512没有被向量频率扩展指令的此次迭代使用。未使用元素控制掩码120可以是重新利用的掩码寄存器或特别包含的掩码寄存器。指令100的其它实施例允许选择未使用元素控制掩码120并将其编码到指令的出现中。解决此情况的另一种方式是生成并存储未使用元素计数125。如同未使用元素控制掩码120一样，未使用元素计数125可以被设置在专用寄存器中或设置到重新利用的通用寄存器中。此外，指令100的实施例允许将目的地、存储器或寄存器编码用于未使用元素计数125。虽然被示为对未使用数据元素计数，但是在指令的其它实施例中可以使用相反方案。具体而言，未使用元素控制。
29、掩码和未使用元素计数可以是已使用元素控制掩码和已使用元素计数。0043可能出现的另一情况是在压缩源向量实际上大于未压缩流时。在存在单一压缩值即，行程长度等于1的出现的情况下会发生。随着每个单一压缩值被解压缩，它在目的地向量寄存器中占据的空间比它在源向量寄存器中占据的空间少。在扩展此类源向量寄存器时，目的地向量寄存器末尾的某些元素将未被使用。这种情形可通过从前一目的地的中间开始下一扩展指令来解决。另一选项是引发一特别异常来允许软件正确处理这种情况。0044可能出现的另一种情况是错误状况。具体而言，这当源向量寄存器例如，源115向量寄存器在最后的例如，元素15数据元素中包含0时会发生。这是一种错误。
30、状况，因为该指令不具有针对该数据元素的相应行程长度。在该指令的一个实施例中，此情况导致引发异常以使软件适当地处置此情况。例如，软件可生成从前一迭代中的该单一0处开始的第二向量频率扩展指令，或者可用标量指令读取0的数量并插入在软件中。0045图2示出根据一个实施例的向量频率压缩指令的示例性执行。图2大部分等同于图1，不同在于在源、目的地和掩码向量寄存器中添加了操作数和不同示例性值。添加的操作数是立即数230操作数，该立即数操作数可指定要被用作例如除了0之外的压缩值的值。某些数据将受益于使用除0以外的值的压缩，如果该值不被硬编码即，可变且在执行期间或由程序员来选择，则该值需要被传递到该向量频率扩展。
31、指令。该指令的一个实施例利用立即数230操作数来确定该压缩值，而指令200的另一实施例可通过读取与0数据元素相对应的源数据元素其指示压缩值，后面跟随行程长度来使用MASK210来确定该压缩值。0046在图2中，压缩值为35。源215向量寄存器具有以下数据元素15到00、4、35、15、0、12、3、35、0、4、0、7、8、0和54。从而，预定掩码210包括所有的1，指示该元素应当在扩展操作期间被复制，除了元素8和元素13即，第9和第14个元素之外。应当注意，尽管行程长度元素9具有掩码值1，然而它将不在扩展期间被复制到目的地向量寄存器，因为它是值35的行程长度。目的地205向量寄存器在扩展以后。
32、包含以下数据元素从15到0列出的数据元素0、0、15、0、12、35、35、35、0、4、0、7、0、8、0和54。在此示例中，源215向量寄存器的最后三个元素是未使用的，因为在目的地205向量寄存器中没有足够的空间来将第14个数据元素元素13扩展成具有值35的4个目的地数据元素中。从而，此情况将在软件中引发异常，以指示软件应当作为另一特殊情况来处理源215向量寄存器的最后三个元素的扩展。0047图3是示出根据一个实施例的示例性操作的流程图，示例性操作用于通过在处理说明书CN104137061A6/23页9器中执行向量频率扩展指令，将来自源向量寄存器的值扩展到目的地向量寄存器。在操作310，通。
33、过处理器例如，通过处理器的取出单元取出向量频率扩展指令。向量频率扩展指令至少包括源操作数和目的地操作数。源操作数指定要被扩展成目的地操作数中的数据元素集例如，XMM、YMM、或ZMM寄存器。在该指令的至少一个出现中，源操作数包括一个或多个值和行程长度的对，所述对要基于该行程长度被扩展成该值的行程。0048流程从操作310移动到操作315，在操作315，处理器解码向量频率扩展指令。例如，在一些实施例中，处理器包括硬件解码单元，指令被提供给该解码单元例如，通过处理器的取出单元。对于解码单元，可使用各种不同的公知解码单元。例如，解码单元可以将向量频率压缩指令解码成单个宽微指令。作为另一示例，解码单元。
34、可以将向量频率扩展指令解码成多个宽微指令。作为特别适于无序处理器流水线的另一示例，解码单元可将向量频率压缩指令解码成一个或多个微操作，其中每个微操作可被发布并无序执行。而且，解码单元可以被实现为具有一个或多个解码器，并且每个解码器可被实现为可编程逻辑阵列PLA，如本领域所公知的。作为示例，给定解码单元可以1具有导引逻辑以便将不同的宏指令定向到不同的解码器；2第一解码器，可解码指令集的子集但是比第二、第三和第四解码器解码得更多，并且每次生成两个微操作；3第二、第三和第四解码器，可各自仅解码完整指令集的子集，并且每次仅生成一个微操作；4微序列发生器ROM，可以仅解码完整指令集的子集并且每次生成四个。
35、微操作；以及5由解码器和微序列发生器ROM提供馈送的复用逻辑，确定谁的输出被提供至微操作队列。解码单元的其他实施例可具有解码更多或更少指令和指令子集的更多或更少的解码器。例如，一个实施例可具有第二、第三和第四解码器，该第二、第三和第四解码器可每次各生成两个微操作；并且可包括每次生成8个微操作的微序列发生器ROM。0049流程随后移动至操作320，其中处理器执行向量频率扩展指令，由此导致源向量寄存器中的一个或多个源数据元素的集合被扩展成目的地数据元素的集合，该目的地数据元素的集合包括比源数据元素的集合更多的元素并且包括至少一个等同值的行程，该等同值在源向量寄存器中是被行程长度编码的。0050示例。
36、性指令格式0051本文中所描述的指令的实施例可以不同的格式体现。另外，在下文中详述示例性系统、架构、以及流水线。指令的实施例可在这些系统、架构、以及流水线上执行，但是不限于详述的系统、架构、以及流水线。0052VEX指令格式0053VEX编码允许指令具有两个以上操作数，并且允许SIMD向量寄存器比128位长。VEX前缀的使用提供了三操作数或者更多句法。例如，先前的两操作数指令执行改写源操作数的操作诸如AAB。VEX前缀的使用使操作数能执行非破坏性操作，诸如ABC。0054图4A示出示例性AVX指令格式，包括VEX前缀402、实操作码字段430、MODR/M字节440、SIB字节450、位移字段。
37、462以及IMM8472。图4B示出来自图4A的哪些字段构成完整操作码字段474和基础操作字段442。图4C示出来自图4A的哪些字段构成寄存器索引字段444。0055VEX前缀字节02402以三字节形式进行编码。第一字节是格式字段440VEX字说明书CN104137061A7/23页10节0，位70，该格式字段包含明确的C4字节值用于区分C4指令格式的唯一值。第二第三字节VEX字节12包括提供专用能力的多个位字段。具体地，REX字段405VEX字节1，位75由VEXR位字段VEX字节1，位7R、VEXX位字段VEX字节1，位6X以及VEXB位字段VEX字节1，位5B组成。这些指令的其他字段对如。
38、在本领域中已知的寄存器索引的较低三个位RRR、XXX以及BBB进行编码，由此可通过增加VEXR、VEXX以及VEXB来形成RRRR、XXXX以及BBBB。操作码映射字段415VEX字节1，位40MMMMM包括对隐含的前导操作码字节进行编码的内容。W字段464VEX字节2，位7W由记号VEXW表示，并且提供取决于该指令而不同的功能。VEXVVVV420VEX字节2，位63VVVV的作用可包括如下1VEXVVVV编码第一源寄存器操作数且对具有两个或两个以上源操作数的指令有效，第一源寄存器操作数以反转1补码形式被指定；2VEXVVVV编码目的地寄存器操作数，目的地寄存器操作数针对特定向量位移以1补码。
39、的形式被指定；或者3VEXVVVV不编码任何操作数，保留该字段，并且应当包含1111B。如果VEXL468尺寸字段VEX字节2，位2L0，则它指示128位向量；如果VEXL1，则它指示256位向量。前缀编码字段425VEX字节2，位10PP提供了用于基础操作字段的附加位。0056实操作码字段430字节3还被称为操作码字节。操作码的一部分在该字段中被指定。0057MODR/M字段440字节4包括MOD字段442位76、REG字段444位53、以及R/M字段446位20。REG字段444的作用可包括如下对目的地寄存器操作数或源寄存器操作数RRRR中的RRR进行编码；或者被视为操作码扩展且不用于对任。
40、何指令操作数进行编码。R/M字段446的作用可包括如下对引用存储器地址的指令操作数进行编码；或者对目的地寄存器操作数或源寄存器操作数进行编码。0058比例、索引、基址SIB比例字段450字节5的内容包括用于存储器地址生成的SS452位76。先前已经针对寄存器索引XXXX和BBBB参考了SIBXXX454位53和SIBBBB456位20的内容。0059位移字段462和立即数字段IMM8472包含地址数据。0060示例性编码成VEX0061通用向量友好指令格式0062向量友好指令格式是适于向量指令例如，存在专用于向量操作的特定字段的指令格式。尽管描述了其中通过向量友好指令格式支持向量和标量运算两者。
41、的实施例，但是替代实施例仅使用通过向量友好指令格式的向量运算。0063图5A5B是示出根据本发明的实施例的通用向量友好指令格式及其指令模板的框图。图5A是示出根据本发明的实施例的通用向量友好指令格式及其A类指令模板的框图；而图5B是示出根据本发明的实施例的通用向量友好指令格式及其B类指令模板的框图。具体地，针对通用向量友好指令格式500定义A类和B类指令模板，两者包括无存储器访问505的指令模板和存储器访问520的指令模板。在向量友好指令格式的上下文中的术语“通用”指不束缚于任何专用指令集的指令格式。0064尽管将描述其中向量友好指令格式支持以下情况的本发明的实施例，即64字节向量操作数长度或。
42、尺寸与32位4字节或64位8字节数据元素宽度或尺寸说明书CN104137061A108/23页11并且由此，64字节向量由16双字尺寸的元素或者替代地8四字尺寸的元素组成、64字节向量操作数长度或尺寸与16位2字节或8位1字节数据元素宽度或尺寸、32字节向量操作数长度或尺寸与32位4字节、64位8字节、16位2字节、或8位1字节数据元素宽度或尺寸、以及16字节向量操作数长度或尺寸与32位4字节、64位8字节、16位2字节、或8位1字节数据元素宽度或尺寸，但是替代实施例可支持更大、更小、和/或不同的向量操作数尺寸例如，256字节向量操作数与更大、更小或不同的数据元素宽度例如，128位16字节数据。
43、元素宽度。0065图5A中的A类指令模板包括1在无存储器访问505的指令模板内，示出无存储器访问的完全舍入控制型操作510的指令模板、以及无存储器访问的数据变换型操作515的指令模板；以及2在存储器访问520的指令模板内，示出存储器访问的时效性525的指令模板和存储器访问的非时效性530的指令模板。图5B中的B类指令模板包括1在无存储器访问505的指令模板内，示出无存储器访问的写掩码控制的部分舍入控制型操作512的指令模板以及无存储器访问的写掩码控制的VSIZE型操作517的指令模板；以及2在存储器访问520的指令模板内，示出存储器访问的写掩码控制527的指令模板。0066通用向量友好指令格式。
44、500包括以下列出的按照在图5A5B中示出的顺序的如下字段。0067格式字段540该字段中的特定值指令格式标识符值唯一地标识向量友好指令格式，并且由此标识指令在指令流中以向量友好指令格式出现。由此，该字段对于仅具有通用向量友好指令格式的指令集是不需要的，在这个意义上该字段是任选的。0068基础操作字段542其内容区分不同的基础操作。0069寄存器索引字段544其内容直接或者通过地址生成来指定源或目的地操作数在寄存器中或者在存储器中的位置。这些字段包括足够数量的位以从PXQ例如，32X512、16X128、32X1024、64X1024个寄存器组选择N个寄存器。尽管在一个实施例中N可高达三个源和。
45、一个目的地寄存器，但是替代实施例可支持更多或更少的源和目的地寄存器例如，可支持高达两个源，其中这些源中的一个源还用作目的地，可支持高达三个源，其中这些源中的一个源还用作目的地，可支持高达两个源和一个目的地。0070修饰符MODIER字段546其内容将指定存储器访问的以通用向量指令格式出现的指令与不指定存储器访问的以通用向量指令格式出现的指令区分开；即在无存储器访问505的指令模板与存储器访问520的指令模板之间进行区分。存储器访问操作读取和/或写入到存储器层次在一些情况下，使用寄存器中的值来指定源和/或目的地地址，而非存储器访问操作不这样例如，源和/或目的地是寄存器。尽管在一个实施例中，该字段。
46、还在三种不同的方式之间选择以执行存储器地址计算，但是替代实施例可支持更多、更少或不同的方式来执行存储器地址计算。0071扩充操作字段550其内容区分除基础操作以外还要执行各种不同操作中的哪一个操作。该字段是针对上下文的。在本发明的一个实施例中，该字段被分成类字段568、字段552、以及字段554。扩充操作字段550允许在单一指令而非2、3或4个指令中执行多组共同的操作。0072缩放字段560其内容允许用于存储器地址生成例如，用于使用2缩放索引基址的地址生成的索引字段的内容的按比例缩放。说明书CN104137061A119/23页120073位移字段562A其内容被用作存储器地址生成的一部分例如。
47、，用于使用2缩放索引基址位移的地址生成。0074位移因数字段562B注意，位移字段562A直接在位移因数字段562B上的并置指示了使用一个或另一个其内容被用作地址生成的一部分，它指定通过存储器访问尺寸N按比例缩放的位移因数，其中N是存储器访问中的字节的数量例如，用于使用2缩放索引基址经按比例缩放的位移的地址生成。忽略冗余的低阶位，并且因此将位移因数字段的内容乘以存储器操作数总尺寸N以生成在计算有效地址中使用的最终位移。N的值由处理器硬件在运行时基于完整操作码字段574稍候在本文中描述和数据操纵字段554C确定。位移字段562A和位移因数字段562B可以不用于无存储器访问505的指令模板和/或不。
48、同的实施例可实现两者中的仅一个或不实现两者中的任一个，在这个意义上位移字段562A和位移因数字段562B是任选的。0075数据元素宽度字段564其内容区分使用多个数据元素宽度中的哪一个在一些实施例中用于所有指令，在其他实施例中只用于一些指令。如果支持仅一个数据元素宽度和/或使用操作码的某一方面来支持数据元素宽度，则该字段是不需要的，在这个意义上该字段是任选的。0076写掩码字段570其内容在每一数据元素位置的基础上控制目的地向量操作数中的数据元素位置是否反映基础操作和扩充操作的结果。A类指令模板支持合并写掩码操作，而B类指令模板支持合并写掩码操作和归零写掩码操作两者。当合并时，向量掩码允许在执。
49、行任何操作期间保护目的地中的任何元素集免于更新由基础操作和扩充操作指定；在另一实施例中，保持其中对应掩码位具有0的目的地的每一元素的旧值。相反，当归零时，向量掩码允许在执行任何操作期间使目的地中的任何元素集归零由基础操作和扩充操作指定；在一个实施例中，目的地的元素在对应掩码位具有0值时被设为0。该功能的子集是控制执行的操作的向量长度的能力即，从第一个到最后一个要修改的元素的跨度，然而，被修改的元素不一定要是连续的。由此，写掩码字段570允许部分向量操作，这包括加载、存储、算术、逻辑等。尽管描述了其中写掩码字段570的内容选择了多个写掩码寄存器中的包含要使用的写掩码的一个写掩码寄存器并且由此写掩码字段570的内容间接地标识了要执行的掩码操作的本发明的实施例，但是替代实施例相反或另外允许掩码写字段570的内容直接地指定要执行的掩码操作。0077立即数字段572其内容允许对立即数的指定。该字段在实现不支持立即数的通用向量友好格式中不存在且在不使用立即数的指令中不存在，在这个意义上该字段是任选的。0078类字段568其内容在不同类的指令之间进行区分。参考图5AB，该字段的内容在A类和B类指令之间进行选择。在图5AB中，圆角方形用于指示专用值存在于字段中例如，在图5AB中分别用于类字段568的A类568A和B类568B。0079A类指令模板00。