通過FLIX指令結(jié)構(gòu)提高可配置處理器計(jì)算性能

　　長指令允許用戶更加自由地進(jìn)行編碼。在這種情況下，用戶可以根據(jù)每個(gè)指令槽指令操作的多少來定義（雖然在通常情況下有3到6個(gè)獨(dú)立的指令操作槽）大量的子指令和操作。各個(gè)指令槽的大小不需要相等。大的指令槽（20到30位）可以放置各種不同的操作碼、寄存器個(gè)數(shù)相對(duì)多的寄存器文件（16 到32個(gè)寄存器）以及3個(gè)或者4個(gè)寄存器操作數(shù)標(biāo)志符。系統(tǒng)開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)考慮到建立具有大指令槽的處理器，這種大指令槽針對(duì)應(yīng)用，具有適度的并行性，但是在應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)當(dāng)具有較強(qiáng)的靈活性和一般性。

　　小的指令槽（8~16位）讓用戶可以直接說明小寄存器集之間數(shù)據(jù)的移動(dòng)，并且允許用戶將大量的獨(dú)立指令槽打包成一個(gè)長指令字。每一個(gè)指令槽提供更有限的操作范圍、更少的操作標(biāo)志符（或更多隱含的操作數(shù)）及使用更少寄存器的文件。開發(fā)人員應(yīng)當(dāng)考慮根據(jù)不同應(yīng)用建立許多小的指令槽，這些應(yīng)用在許多專用功能部件之間具有高度的并行性。

　　長指令字和自動(dòng)處理器生成

　　長指令字非常適合處理器硬件和軟件的自動(dòng)生成。高級(jí)指令描述可以說明適合每個(gè)指令槽的子指令集。從這些指令描述中，處理器產(chǎn)生器確定每個(gè)指令槽中每個(gè)編碼域的編碼要求、分配操作碼并建立針對(duì)所有必需的指令格式的指令譯碼硬件。而且處理器產(chǎn)生器還建立與長指令字處理器相應(yīng)的編譯器和匯編器。對(duì)于長指令字體系結(jié)構(gòu)而言，將子指令打包成長指令是一項(xiàng)非常復(fù)雜的任務(wù)。匯編器可以處理這種指令包，因此程序員寫的匯編語言源代碼程序只需要指定不同操作或者子指令，不必過分關(guān)注打包的約束。編譯器在滿足系統(tǒng)具有最大性能和最小代碼容量的前提下產(chǎn)生適合指令槽的程序代碼，因此通常需要自己將各類操作打包成長指令。

　　圖4表示用FLIX技術(shù)中的TIE語言描述的一個(gè)簡短且完整的長指令字處理器。該處理器完全建立在32位的整數(shù)操作的基礎(chǔ)上，并沒有定義新的操作。此描述建立了一個(gè)具有高度潛在指令級(jí)并行性的處理器，其應(yīng)用完全用標(biāo)準(zhǔn)C整數(shù)操作和數(shù)據(jù)類型寫成。三個(gè)指令槽中的第一個(gè)指令槽支持全部常用的整數(shù)操作，包括ALU操作、加載、存儲(chǔ)、跳轉(zhuǎn)和分支指令操作。第二個(gè)指令槽提供加載和存儲(chǔ)操作，另外還包括大多數(shù)常用的ALU操作。第三個(gè)指令槽補(bǔ)充全部 ALU操作，但是不包括加載和存儲(chǔ)操作。

　　圖3中的第一行說明了一個(gè)新的64位指令長度，并指定了確定指令長度的前4位編碼。第二行說明了指令長度格式為format1，它包括 3個(gè)指令槽，分別為base_slot、ldst_slot和alu_slot，并且在新指令格式中對(duì)這三個(gè)指令槽進(jìn)行了命名。第四行列出了第一個(gè)指令槽 base_slot所有可能包含的TIE指令。在這種情況下，所有在Xtensa LX處理器中的指令（除了新指令）都可能包含在這個(gè)指令槽中。處理器產(chǎn)生器還為每個(gè)指令槽產(chǎn)生一個(gè)空操作NOP，因此軟件工具總是可以產(chǎn)生完整的指令，即使找不到可以封裝到長指令字中的合適操作。第四行和第五行指定可以包含在其它兩個(gè)指令槽中的指令子集．