[發明專利]以高性能方式從CPU或處理單元中訪問物理存儲器的方法和裝置

有效

• 申請號: 200580046263.5
• 申請日: 2005-11-17
• 公開（公告）號: CN101099130A
• 公開（公告）日: 2008-01-02
• 發明（設計）人: S·蒙達爾;R·帕特爾;L·史密斯三世
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F9/38
• 分類號: G06F9/38
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 陳斌

領域

本發明涉及處理器領域，尤其涉及用處理元件來訪問存儲器。

背景

隨著處理資源的日益增加，對于在單個微處理器上運行多個軟件應用程序和操作系統的要求也已隨之增加。通常被稱為虛擬機擴展(VMX)體系結構的環境向各軟件應用程序和操作系統分配單個處理器的資源。因此，單個微處理器或多個處理元件的資源可以在多個操作系統和多個應用程序之間劃分，這就允許用戶潛在地增加在計算平臺上對這些處理器或處理元件的利用。

通常在VMX環境中，虛擬機監控器(VMM)程序與諸如虛擬機(VM)程序等一個或多個軟件程序以及一個或多個微處理器相接口。虛擬機(VM)可以包括諸如操作系統(OS)或其他軟件應用程序等客機軟件。通常，為允許多個VM在單個處理器上運行，在存儲器內存儲與該VMM和每個VM程序有關的狀態信息和控制信息。

普遍用于存儲這一狀態和控制信息的一種結構是虛擬機控制結構(VMCS)。在微處理器中存儲VMCS能夠潛在地對該VMCS體系結構進行特定尋址；因此，VMCS通常位于主系統存儲器的一部分內。

然而，在系統存儲器中定位VMCS通常會造成對使用虛擬存儲器尋址的微處理器的尋址限制。通常，利用虛擬存儲器的微處理器為要取出或寫入的存儲器位置生成線性地址。該線性地址由微處理器內的翻譯單元翻譯成系統存儲器中各存儲器位置的物理地址。雖然可以按此方式對系統存儲器的VMCS部分進行尋址，但是諸如頁錯誤等翻譯過程中的差錯在VMX環境中是難以處理的。因此，諸如VMWRITE、VMREAD和其他VMX指令之類的許多指令對系統存儲器中的存儲器位置進行物理尋址，而不是提供要被翻譯的線性地址。

在利用虛擬存儲器分頁的微處理器中，VMX指令需要直接訪問物理存儲器而無需線性至物理地址的翻譯。然而，當前的系統通常要求在對存儲器的直接物理地址訪問能夠進行之前禁用虛擬存儲器分頁并轉儲清除線性至物理地址翻譯緩沖器。禁用分頁及轉儲清除翻譯緩沖器所需的時間量通常會招致較長執行時間的懲罰。

附圖簡述

本發明以示例的方式示出，且并不旨在受到附圖中各圖的限制。

圖1示出了帶有兩個虛擬機、虛擬機監控器、處理器和系統存儲器的系統的一個實施例。

圖2示出了在圖1中描繪的處理器的部分功能框圖。

圖3示出了在圖2中描繪的物理地址邏輯的一個實施例。

圖4示出了具有微處理器以及帶有虛擬機控制結構的存儲器的系統的一個實施例。

圖5示出了對存儲器位置進行線性尋址的指令和對存儲器位置進行物理尋址的指令的一個實施例。

詳細描述

在隨后的描述中，將闡明諸如特定虛擬機環境、特定組件和特定功能塊之類的各種特定細節以提供對本發明的透徹理解。然而本領域普通技術人員顯而易見的是無需利用這些特定細節也能夠實踐本發明。在其他實例中，對公知的組件或方法，諸如公知的微處理器功能塊等未做出詳細描述以免不必要地混淆本發明。

圖1示出了用于將也可被稱為虛擬機或虛擬機程序的客機軟件與處理器120接口的虛擬機環境。具體地，圖1描繪了第一虛擬機105和第二虛擬機110。虛擬機105和110可以是以下的任何一項或其任意組合：操作系統、操作系統專用應用程序、通用應用程序、軟件例程或者可以在處理器120上運行的任何其他程序。在一個實施例中，處理器120具有多個邏輯處理器。在另一個實施例中，處理器120是系統中多個物理處理器之一。

圖1還示出了用于將虛擬機105和虛擬機110與處理器120接口的虛擬機管理器(VMM)115。在一個實施例中，有關VM?105、VM?110和VMM?115的狀態和控制信息被存儲在系統存儲器125中。例如，圖1描繪了駐留在系統存儲器125內用于存儲有關VM?105、VM?110和VMM?115的狀態和控制信息的虛擬機控制結構(VMCS)130。雖然圖1將VMCS?130描繪為駐留在系統存儲器125中，但是VMCS可以駐留在位于系統內的任何存儲器結構中，包括駐留在處理器120內的存儲器或僅耦合至處理器120的存儲器，諸如系統存儲器125。作為一個優勢，如果VMCS駐留在主系統存儲器中，則指令可以僅通過提供要加到有關該VMCS部分的已建立的基地址的偏移量來引用特定的物理地址。這種偏移量尋址通常減少了與在微處理器內放置物理尋址的存儲器相關聯的體系結構特有的實現問題。然而，VMCS部分130如上所述并不限于駐留在系統存儲器125內。