[發明專利]計算機、TLB控制方法以及TLB控制程序

無效

• 申請號: 200780053345.1
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101681308A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 土居正典
• 申請（專利權）人: 富士通株式會社
• 主分類號: G06F12/10
• 分類號: G06F12/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 雒運樸;李 偉

技術領域

該發明涉及包括將表示虛擬地址與絕對地址的對應的多個地址轉換對作為頁表保持的主TLB，和保持主TLB中保持的頁表的一部分的微TLB的計算機及TLB控制方法。?

以前，在使用虛擬存儲方式的計算機中，用于進行從虛擬地址(VA：Virtual?address)到物理地址(PA：physical?address)的轉換的稱作頁表的列表被存儲在主存(主存儲器，main?memory)中。如果計算機每次進行地址轉換時都參照位于主存內的頁表進行，則會花費非常多的時間，因此，通常在CPU內設置稱作TLB(地址轉換緩沖器：Translation-Lookaside?buffer)的地址轉換專用的高速緩存(cache)。

并且，計算機中的運算部和命令控制部在進行存儲器訪問時，利用TLB將虛擬地址轉換為物理地址，使用物理地址直接對存儲器進行訪問，因TLB的訪問速度直接影響存儲器訪問的速度。為了加快TLB的訪問，必須減小TLB的容量，但是如果過小，則經常發生TLB未中，使訪問時間增大。另一方面，在使TLB的容量增大的情況下，搜索花費的時間變大，成為阻礙硬件性能提高的原因。對此，作為在縮短訪問時間的同時提高硬件性能的方法，往往采用由兩層構成TLB的方法。?

兩層TLB由以大容量保持從主存傳輸的地址轉換對的MTLB(主TLB)和保持過去搜索的地址轉換信息的小容量的MTLB(微TLB)構成。在微TLB中，在進行地址轉換時，使用Request請求的虛擬地址與上下文位、TLB中登記的TLB虛擬地址與TLB上下文位和頁大小信息進行地址轉換對(項(entry))的搜索，如果與有效項匹配，則轉換為絕對地址。?

TLB中登記的項的頁大小有8K、64K、512K、4M、32M、256M字節這6種。此外，根據頁大小不同，存在虛擬地址的頁偏移，因此，?微TLB在進行地址轉換時，根據請求的項的頁大小，分別判斷并排除要比較的虛擬地址的偏移地址，僅使用有效的虛擬地址進行地址轉換搜索(參照專利文獻1)。?

專利文獻1：日本特開平5-225064號公報?

但是，上述以往的技術由于地址比較條件多，所以存在處理性能降低的問題。具體說明該問題，如圖7所示，在從CPU的運算部或命令控制部對微TLB輸出的搜索請求中，附加了虛擬地址和與頁大小對應的偏移。并且，微TLB將根據輸入的搜索請求計算出偏移并將其從搜索請求中除去后的虛擬地址與已登記的虛擬地址進行比較，在一致的情況下應答絕對地址。在此，由于根據頁大小附加的偏移不同，所以如圖8所示，微TLB按每個頁大小保持比較電路，該比較電路檢測輸入的搜索請求的頁大小并除去偏移、比較計算出的虛擬地址。其結果是，微TLB對輸入的搜索請求的地址比較條件增多，處理性能降低。另外，圖7是用于說明以前的技術的圖，圖8是表示以前的技術中的地址轉換對搜索電路的例子的圖。?

發明內容

因此，該發明是為了解決上述以往技術的問題而完成的，其目的是提供一種能夠減少地址比較條件、提高處理性能的計算機及TLB控制方法。?

為了解決上述問題，實現目的，技術方案1涉及的發明是一種計算機，具有將表示虛擬地址與絕對地址的對應的多個地址轉換對作為頁表保持的主TLB，和保持主TLB中保持的頁表的一部分的微TLB，其特征在于包括：頁大小檢測單元，在讀出所述主TLB中保持的地址轉換對并登記到微TLB時，檢測讀出的地址轉換對的頁大小；位數決定單元，根據所述頁大小檢測單元檢測出的頁大小，將所述讀出的地址轉換對切割為規定的頁大小，決定向切割后的地址轉換對中包含的絕對地址中附加的虛擬地址的位數；登記單元，對所述位數決定單元決定的位數附加虛擬地址，并且將表示已切割為所述規定的頁大小的切割信息附加到所述切割后的地址轉換對，并登記到微TLB；地址搜索單元，在從處理器接收到從所述虛擬地址向物理地址的地址轉換請求的情況下，根據?由所述登記單元登記到微TLB的地址轉換對的切割信息，決定用于搜索所述微TLB中登記的地址轉換對的所述地址轉換請求的搜索對象位，從所述微TLB中搜索將由所決定的搜索對象位表示的虛擬地址與所述地址轉換請求中包含的上下文對應登記的地址轉換對；以及地址應答單元，在所述地址搜索單元從微TLB中搜索到將由搜索對象位表示的虛擬地址與所述地址轉換請求中包含的上下文對應登記的地址轉換對的情況下，根據該地址轉換對計算出絕對地址并向處理器應答，在所述地址搜索單元未搜索到地址轉換對的情況下，向主TLB發送所述地址轉換請求。?