架构状态¶

1.架构状态分层概述¶

灵犀指令集采用两层指令模型，其架构状态也相应分为两层：

层级	名称	可见性	功能
第一层	GSTATE（Global State）	块间共享	管理全局资源，支持跨块通信与跳转
第二层	BSTATE（Block State）	块内私有	管理块内私有寄存器、任务调度与数据处理

这种分层设计提升了系统的灵活性与硬件调度效率。

GSTATE 主要用于跨块指令的数据传递、全局状态的维护以及系统级操作控制，是块指令实现高效调度和动态执行的基础。其中包含：

这组寄存器用途包括：

BSTATE 为块内私有状态，不同块类型可有不同实现。其中包括：

这组寄存器用途包括：

全局寄存器和私有寄存器的分离设计确保了全局数据传递和块内计算的独立性。全局寄存器主要用于跨块传递数据，保证块与块之间的依赖关系顺畅。而私有寄存器只在块内生效，减少了寄存器重命名的复杂度和硬件开销。这种分离为块指令的动态调度奠定了基础，确保块指令的并行执行和跨块数据流的有效管理。

第二层架构中的TPC和BARG为块内跳转和条件执行提供了灵活的支持。在块执行过程中，TPC负责跟踪当前块体指令的位置，而BARG用于块内条件判断和目标地址计算。这种设计使得处理器可以通过硬件动态调度块内的任务，并根据块执行的状态做出跳转决策。

在块指令执行过程中，硬件会动态追踪每个块的状态。当块指令内部的块体指令执行完成时，处理器会根据BARG寄存器中的跳转信息来决定下一个块的执行位置。同时，通过私有寄存器硬件可以确保在块提交时高效地管理私有数据流，避免全局寄存器的过度依赖。

两层架构状态的设计特别适合乱序执行的处理器架构。块指令的私有状态可以允许多个块同时在不同的块引擎上并行执行，硬件调度器通过BPC和TPC管理块之间和块内的跳转。同时，通过BARG寄存器控制条件跳转，硬件可以灵活调度不同块的执行顺序，最大化处理器的并行能力。

尽管两层架构提供了强大灵活性，但也存在以下限制：

限制项	说明
块体指令访问 R0-R23	块内块体指令均可访问第一层 R0-R23，支持并行调用系统服务或共享变量
块体指令访问前序结果	块内块体指令可访问前序指令结果，支持微操作级并行
系统寄存器访问受限	仅允许通过以下指令访问系统寄存器： • SSRGET / SSRSET • C.SSRGET / HL.SSRGET • HL.SSRSET
输出到全局寄存器	块内块体指令可将结果输出到全局寄存器。一体块内可在块提交前修改，分离块中需要在块提交后将私有寄存器状态更新到全局寄存器

限制确保系统寄存器安全，防止非法访问。