控制時間密集的指令的制作方法

控制時間密集的指令的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明針對數據處理裝置領域。更特定言之，本發明可與數據處理裝置中控制時間密集的指令相關。
【背景技術】
[0002]在實時系統中，常常需要在一時段內或在特定時間響應特定事件。為了實現此點，此類系統常常依賴于作為整體的系統的確定性行為。舉例而言，可能需要提供在預定間隔或時間處對處理器或另一硬件裝置(諸如傳感器)存取的軟件。
[0003]實時系統的一個實例是安全氣囊展開系統，該系統被設計為偵測車輛的碰撞且在偵測到此碰撞時展開安全氣囊。在此系統中，可能必須在自偵測到碰撞事件的極短時段內展開安全氣囊。
[0004]然而，若硬件繁忙，則在給定時段內響應特定事件的問題變得復雜。詳言之，若處理器正執行耗時指令，則在可實施任何其他工作前存在延遲。例如，設想安全氣囊展開系統，若處理器開始執行耗時指令，隨后立即發生碰撞事件，則可能需要處理器完成執行耗時指令，之后可展開安全氣囊。這可能導致以下情形:已發生碰撞，但在耗時指令完成前安全氣囊展開系統將長時間無法操作。
[0005]因此，在實時系統中，在不方便時執行耗時指令可能對該系統的總體效能具有明顯不利影響，且甚至可能導致系統的完全故障。
[0006]處理此類指令的一種方式為，當發生關鍵事件時單純終止指令的執行。然而，這將浪費已在該指令上消耗的任何處理器資源，且可能常常需要消耗甚至更多的處理器資源以將處理器的狀態恢復到耗時指令開始執行前的樣子。另外，一些指令為本質上不可中斷或者若中斷則可能產生不便的不良影響。

【發明內容】

[0007]根據一方面，提供一種信息處理設備，該信息處理設備包含:處理電路系統，該處理電路系統被配置為執行包含一個或多個時間密集指令的指令;及異常產生電路系統，該異常產生電路系統被配置為針對該處理電路系統產生至少一個異常，其中配置該處理電路系統以保持控制值，該控制值用于指示是否可執行這些時間密集指令;其中該異常產生電路系統被配置為當該控制值處于指示不可執行這些時間密集指令的一狀態時，響應于這些時間密集指令中的一者而產生一異常以觸發處理電路系統遏止對這些時間密集指令中的這一者的執行;及其中該異常產生電路系統被配置為當該控制值處于指示可執行這些時間密集指令的二狀態時，響應于這些時間密集指令中的一者而執行這些時間密集指令中的這一者。
[0008]本技術認識到，運行時間密集指令有時可能是不利的，特別是在實時系統中在必須相對迅速響應的關鍵事件前發生此類指令時。舉例而言，若系統本將開始運行時間密集指令且本將隨后立即發生關鍵事件或異常，則在可響應關鍵事件或異常前可能需要完成時間密集指令。在實時系統中，這可能是不可接受的，因為可能需要在極短時段內響應異常或事件。
[0009]根據以上方面，提供控制值用于指示是否可由處理電路系統運行時間密集指令(亦即，是否容許運行時間密集指令)。若將控制值設置為不可運行時間密集指令的狀態，則嘗試運行時間密集指令將導致由異常產生電路系統產生的第一異常，引發遏止對該時間密集指令的執行。或者，若控制值的狀態使得可運行時間密集指令，則繼續執行這些指令且不產生第一異常。因此，通過控制控制值的狀態，可根據需要容許或不允許時間密集指令。因此，若已知關鍵事件即將發生或具有高發生概率，則可將控制值設置為不允許在該事件前的時間密集指令。因此，當事件本身發生時，應沒有耗時指令發生且可迅速響應該事件。
[0010]存在時間密集指令的許多不同實例。在一些實施例中，可認為時間密集指令為需要處理電路系統的多個處理周期來執行的指令。代替此實例或除此實例外，時間密集指令可包含一旦開始則不可中斷的指令。
[0011 ]除這兩個實例中的任一者外或代替該任一者，時間密集指令可包括以下各項中的至少一者:浮點平方根指令、除法指令、不可中斷加載多個指令、不可中斷儲存多個指令及至少一個預定單指令多數據(snffi)指令。
[0012]浮點平方根指令及整數或浮點除法指令可能是耗時的，單純是由于這些指令需要大量處理周期完成的本質。不中斷這些指令可為較佳，因為否則將需要時間密集操作再次開始。此外，以程序次序在時間密集平方根或除法指令后或并行執行的后來指令可能在完成該指令前復寫平方根或除法指令的輸入寄存器，使得若中斷則很難或甚至不可能重新開始這些指令。舉例而言，若將指令中所引用的內存的地址視為裝置(Device)類型內存，則可將加載及儲存指令標記為不可中斷。可將此內存映像至硬件裝置，并且對這些內存位置的讀取或寫入可使得裝置以特定方式行動。中斷這些指令可導致硬件裝置的不正確或不確定的行為。SIMD指令是在相同輸入操作數內對多個數據元素并行執行單個處理運算符的指令。至少一些SMD操作可涉及許多處理器周期且與整數或浮點除法指令一樣，若中斷則不可能重新開始此類指令。
[0013]術語“時間密集指令”的其他適宜實例將對熟習此項技術者顯而易見且可代替或除上文所提供的這些實例中的任一者使用這些實例。
[0014]處理電路系統可被配置為在第一特權等級下執行第一軟件及在比第一特權等級更高的第二特權等級下執行第二軟件。即，在比第二軟件更低的特權等級下執行第一軟件。術語“更高”是指特權的等級，而非與該特權等級關聯的任何數值。因此，特權較多的等級可在數字上比特權較少的等級更高或更低。大體而言，“更高”特權軟件可具有“更低”特權下的軟件不可用的權利。
[0015]在這些實施例中的一些實施例中，第二軟件可被配置為控制處理電路系統改變該控制值。
[0016]異常產生電路系統可被配置為響應于該第一軟件的這些時間密集指令中的一者而產生第一異常。亦即，當第一軟件嘗試運行時間密集指令中的一者時，異常產生電路系統可產生第一異常。可因此藉由控制值來管控第一軟件的行為。
[0017]因此，以更多特權執行的第二軟件可設置控制值，而在更少特權等級下執行的第一軟件可受控制值影響。此類實施例適于一組軟件由另一件軟件管控的系統，諸如虛擬化環境中。
[0018]異常產生電路系統可被配置為僅響應于在比該第二特權等級更低的特權等級下執行的軟件的時間密集指令的一者而產生第一異常。亦即，將僅針對在比第二特權等級更低的特權等級下執行的軟件產生第一異常。換言之，異常產生電路系統被配置為響應于在該第二特權等級下執行的軟件的時間密集指令的一者而不產生第一異常。在這些實施例中的一些實施例中，異常產生電路系統被配置為響應于在特權最大等級下執行的軟件的這些時間密集指令中的一者而不產生該第一異常。因此，一些軟件可總是有權產生時間密集指令。舉例而言，超管理器或管控軟件可有權總是運行時間密集指令。
[0019]第一軟件可包含一個或多個客操作系統，并且第二軟件可包含超管理器。本技術非常適合于包括超管理器及一個或多個虛擬化客操作系統的環境，因為超管理器能夠控制每一客操作系統的行為以確保公平分配資源。舉例而言，藉由超管理器設置控制值，可能限制由第一客操作系統所發布的時間密集指令對第二客操作系統的影響。
[0020]可響應于一個或多個預定事件(諸如上下文切換)而改變控制值，此舉改變了特定時刻在處理電路系統上正在執行哪個軟件。舉例而言，上下文切換可暫停一客操作系統的處理并繼續進行另一客操作系統或超管理器的處理。在此類實施例中，處理電路系統響應上下文切換以將控制值變成第二狀態。亦即，響應于上下文切換，處理電路系統改變控制值以使得可運行時間密集指令。