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2.2.9 零开销硬件循环

《手把手教你设计CPU——RISC-V处理器篇》第2章大道至简——RISC-V架构之魂,本章将对RISC-V架构的设计思想进行深入浅出的介绍。本节为大家介绍零开销硬件循环。

作者:胡振波来源:人民邮电出版社|2018-05-23 13:17

2.2.9 零开销硬件循环

很多RISC架构还支持零开销硬件循环(Zero Overhead Hardware Loop)指令,其思想是通过硬件的直接参与,设置某些循环次数寄存器(Loop Count),然后可以让程序自动地进行循环,每一次循环则循环次数寄存器自动减1,这样持续循环直到循环次数寄存器的值变成0,则退出循环。

之所以提出发明这种硬件协助的零开销循环是因为在软件代码中的for 循环(for i=0; i<N; i++)极为常见,而这种软件代码通过编译器编译之后,往往会编译成若干条加法指令和条件分支跳转指令,从而达到循环的效果。一方面这些加法和条件跳转指令占据了指令的条数,另一方面条件分支跳转存在分支预测的性能问题。而硬件协助的零开销循环,则将这些工作由硬件直接完成,省掉了加法和条件跳转指令,减少了指令条数且提高了性能。

然而,此类零开销硬件循环指令大幅地增加了硬件设计的复杂度。因此零开销循环指令与RISC-V架构简化硬件的哲学是完全相反的,在RISC-V架构中自然没有使用此类零开销硬件循环指令。


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