[發明專利]一種指令緩存系統及其取指方法

有效

• 申請號: 201110445531.8
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102541510A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 陳弟虎;粟濤;葉靖文;陳俊銳
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30;G06F9/38
• 代理公司: 廣州新諾專利商標事務所有限公司 44100
• 代理人: 張玲春

1.一種指令緩存系統，包括微處理器、系統控制協處理器、內存管理單元，該微處理器與系統控制協處理器、微處理器與內存管理單元、以及系統控制協處理器與內存管理單元之間分別建立連接，以進行指令的存取控制及處理，內存管理單元通過總線與內存或外部存儲器建立連接，其特征在于：所述微處理器中還設有零級緩存，其包括兩個存儲塊，每個存儲塊中分別存儲四條指令，且每個存儲塊設有標簽值。

2.根據權利要求1所述的一種指令緩存系統，其特征在于：所述每個存儲塊的標簽值為29位，其中，高28位為虛擬地址高位，最低位為有效位，每個存儲塊的容量為4字。

3.根據權利要求1或2所述的一種指令緩存系統，其特征在于：所述指令緩存系統中還包括一級緩存，該一級緩存是一個四路組相聯的傳統緩存，其指令讀寫通道均為128位。

4.根據權利要求3所述的一種指令緩存系統，其特征在于：所述內存管理單元中還設有銜接零級緩存與一級緩存、內存之間邏輯控制的控制模塊。

5.根據權利要求4所述的一種指令緩存系統，其特征在于：所述控制模塊具有六個可轉換的狀態，分別是：空閑、一級緩存關閉、一級緩存命中、一級緩存未命中、一級緩存填充以及異常出錯。

6.根據權利要求1所述的一種指令緩存系統，其特征在于：所述零級緩存可從一級緩存或通過總線突發傳輸向內存一次獲取4條指令。

7.一種指令緩存系統的取指方法，其中，所述指令緩存系統包括零級緩存和一級緩存兩個緩存存儲器，該零級緩存包括兩個存儲塊，每個存儲塊中分別存儲四條指令，且每個存儲塊設有標簽值，該指令緩存系統還包括內存管理單元，其可從一級緩存或通過總線向內存中獲取指令，所述取指方法包括如下步驟：

(1)判定指令的虛擬地址是否與零級緩存的存儲塊的標簽值匹配；

(2)執行所述步驟(1)，若結果為是，則取出命中存儲塊中相應指令，送至流水線；并判定未命中存儲塊中的指令是否為順序執行的后四條指令；

(3)執行所述步驟(2)，若結果為是，則等待向流水線傳送指令，執行步驟(1)。

8.根據權利要求7所述的一種指令緩存系統的取指方法，其特征在于，執行所述步驟(1)，若結果為否，則刷新零級緩存，并向內存管理單元發出請求，內存單元管理從內存或一級緩存獲取指令，并將指令分別填充至兩存儲塊中。

9.根據權利要求7所述的一種指令緩存系統的取指方法，其特征在于，執行所述步驟(2)，若結果為否，則向內存管理單元發出請求，內存單元管理從內存或一級緩存獲取指令，并將指令填充至該未命中存儲塊中，執行步驟(1)。

10.根據權利要求7所述的一種指令緩存系統的取指方法，其特征在于，所述步驟(1)進一步包括以下步驟：

A)判定指令的虛擬地址的高28位是否與存儲塊標簽值的高28位匹配；

B)判定所述存儲塊標簽值的最低位是否有效。