一种基于超复杂指令集系统的微处理器架构

摘要

本发明公开了一种基于超复杂指令集系统的微处理器架构，包括控制接口部件、指令部件、运算部件、缓冲部件0、缓冲部件1、地址部件、存储器接口、实时数据接口；所述控制接口部件与所述指令部件、所述运算部件连接，所述缓冲部件0、所述缓冲部件1与所述运算部件连接，所述存储器接口与所述缓冲部件0、所述缓冲部件1连接，所述地址部件连接在所述指令部件与所述存储器接口之间，所述实施数据接口与所述缓冲部件1连接；所述指令部件为超复杂指令集指令部件。特殊的计算机结构直接执行复杂功能的指令，独立计算出结果，不必经过编译，进而没有由高级语言编译后生成的大量汇编语句或机器语言，从而实现计算速度快，执行效率高的目的。

说明书

技术领域

本发明涉及微处理器领域，具体涉及一种基于超复杂指令集系统的微处理器架构。

背景技术

目前，微处理器分为RISC（精简指令集计算机）和CISC（复杂指令集计算机）两大主流。RISC指令集的指令种类相对较少，执行速度快，但通常需要许多条指令组合才能完成最终功能要求，这样就需要执行较多的指令；CISC指令集的指令丰富，功能较为强大，但是其硬件耗费大。而提高计算机计算能力主要通过提高计算机的主频和减少计算机的指令数两种方法来实现。提高计算机的主频，靠提高半导体工艺水平实现，难度越来越大；而利用现在RISC或CISC来减少指令数也是很有限的。

为此提出一种靠复杂逻辑设计来实现的基于超复杂指令集系统的微处理器架构。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于超复杂指令集系统的微处理器架构，特殊的计算机结构直接执行复杂功能的指令，独立计算出结果，不必经过编译，进而没有由高级语言编译后生成的大量汇编语句或机器语言，从而实现计算速度快，执行效率高的目的。 

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于超复杂指令集系统的微处理器架构，包括控制接口部件、指令部件、运算部件、缓冲部件0、缓冲部件1、地址部件、存储器接口、实时数据接口；所述控制接口部件与所述指令部件、所述运算部件连接，所述缓冲部件0、所述缓冲部件1与所述运算部件连接，所述存储器接口与所述缓冲部件0、所述缓冲部件1连接，所述地址部件连接在所述指令部件与所述存储器接口之间，所述实施数据接口与所述缓冲部件1连接；所述指令部件为超复杂指令集指令部件。

优选的，所述超复杂指令集指令部件为点积计算指令、相关计算指令、归一化互相关计算指令、协方差计算指令、图像比对计算指令、图像直方图变换指令、图像中值滤波变换指令、图像SOBEL边缘提取变换指令、其它辅助指令组成的指令集部件。

优选的，所述控制接口部件与外界部件连接，所述外界部件为处理器或其它硬件逻辑。

优选的，所述实时数据接口与用于采集实时数据的设备连接。

优选的，所述存储器接口与用于存储的外部存储器。

采用本技术方案的有益效果是：特殊的计算机结构直接执行复杂功能的指令，独立计算出结果，不必经过编译，进而没有由高级语言编译后生成的大量汇编语句或机器语言，从而实现计算速度快，执行效率高的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，本发明的一种基于超复杂指令集系统的微处理器架构，包括控制接口部件、指令部件、运算部件、缓冲部件0、缓冲部件1、地址部件、存储器接口、实时数据接口；所述控制接口部件与所述指令部件、所述运算部件连接，所述缓冲部件0、所述缓冲部件1与所述运算部件连接，所述存储器接口与所述缓冲部件0、所述缓冲部件1连接，所述地址部件连接在所述指令部件与所述存储器接口之间，所述实施数据接口与所述缓冲部件1连接；所述指令部件为超复杂指令集指令部件。

控制接口部件与外界部件连接，所述外界部件为处理器或其它硬件逻辑。实时数据接口与用于采集实时数据的设备连接。存储器接口与用于存储的外部存储器。

超复杂指令集指令部件为点积计算指令、相关计算指令、归一化互相关计算指令、协方差计算指令、图像比对计算指令、图像直方图变换指令、图像中值滤波变换指令、图像SOBEL边缘提取变换指令、其它辅助指令组成的指令集部件。

上述指令用C语言，再经过编译这样的传统方法来实现的话，至少需要几十条C语句，编译后又会变成至少上百条汇编语句。而本发明上述复杂指令的执行过程完全是由指令部件控制执行的，无须其它处理器介入或其它指令组合来完成。更没有传统处理器的取指令、分析指令、取操作数、计算、存操作数这样繁杂的指令执行过程。一条复杂指令就实现了上述完整的复杂计算，其执行速度很快。所以两种方法就算是主频相同的话，本发明的计算速度都会快很多。

本实施例中，指令集的设定是根据图像识别应用需求来确定的。操作的操作数是以图为单位的，而不是以一个数据为单位的。各式中的符号，如a,b,c,d,f,g是图像中的一个元素。

点积计算：                                                

相关计算：

归一化互相关计算：

协方差计算：

图像比对计算: 

其工作过程：控制接口部件接收外界部件送来的命令，指令部件按照外部命令的要求控制各个部件执行指令。实时数据接口接收外部的实时数据，通过缓冲部件1送运算部件。工作数据从外部存储器经缓冲部件0送至运算部件。运算部件计算的结果经接口部件送给外界。在使用外部存储器时，由地址部件计算访存地址。本实施例中。外界部件为处理器或其它硬件逻辑，如PLD等，外部数据为摄像机的图像数据。

上述指令集的设定是根据图像识别应用需求来确定的。对于其它应用领域，可以做其它设定。

采用本技术方案的有益效果是：特殊的计算机结构直接执行复杂功能的指令，独立计算出结果，不必经过编译，进而没有由高级语言编译后生成的大量汇编语句或机器语言，从而实现计算速度快，执行效率高的目的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。