[發明專利]帶有對所有權的請求且沒有數據的預取

有效

• 申請號: 201180076288.5
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN104067266B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: J·考博爾;L·K·吳;G·Z·克里斯沃斯;A·T·福塞斯;R·C·桑德拉拉曼
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F15/80
• 分類號: G06F15/80;G06F12/0811;G06F9/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 張東梅

背景

發明領域

本發明的領域通常涉及計算科學且尤其涉及帶有對所有權的請求且沒有數據的預取。

背景技術

圖1示出具有多個處理器核心101_1到101_N的處理器100。每一核心具有其自己的相應L1高速緩存102_1到102_N，但共享公共的系統存儲器103。L1高速緩存102_1到102_N的共同目的是通過把數據項保持在有可能對其進行操作的核心的高速緩存中來最小化對共享存儲器103的訪問。然而，由于在不同的核心101_1到101_N上運行的相應程序代碼可能希望并發地對相同的數據項進行操作是完全可能的，實現“一致性”協議以便確保數據項在計算系統內整體保持“一致”。

通常使用的一致性協議是MESI協議。MESI協議把四種不同的狀態中的一種指派給任何高速緩存的項：1)修改(M)；2)獨占(E)；3)共享(S)；以及4)無效。處于M狀態的高速緩存線對應于“臟”高速緩存線，其包括還沒有更新到共享存儲器的近來已更新的數據。處于E狀態的高速緩存線對應于“清潔”的數據。即，其數據內容與共享存儲器中其相應的條目(即，相同的地址)相同。在處理器把新的數據寫到處于E狀態的高速緩存線時，高速緩存線的狀態被改變成M狀態。在高速緩存線處于M狀態時，在高速緩存線的相應地址處批準對共享存儲器的讀取之前，必須把已更新的數據回寫到共享存儲器。回寫到存儲器引起高速緩存線從M狀態轉變到E狀態。

處于S狀態的高速緩存線通常對應于具有跨越各種高速緩存102_1到102_N的多個副本的高速緩存線。在典型的情況中，高速緩存線的單個實例駐留在具體的處理器的高速緩存中的E狀態。如果另一處理器期望相同的高速緩存線，則把高速緩存線的第二副本發送給請求的處理器。高速緩存線的狀態因此從E改變成S，這是由于現在系統中存在高速緩存線的兩個副本。存在MESI協議的其他各方面。然而，這樣的特征是公知的，且不需要在這里討論。

如果處理器101_1到101_N中的任何期望對處于S狀態的高速緩存線的副本寫入，則期望執行寫入的處理器發起對高速緩存線的所有權的請求(request for ownership，RFO)，該請求被廣播給其他處理器。如果批準該RFO，則使得其他處理器的高速緩存中的高速緩存線的任何其他副本無效(即，從S改變為I狀態)。

如果RFO被批準的處理器具有處于S狀態的高速緩存線的本地副本，則RFO的批準使得本地副本的狀態轉變到E狀態，且隨后的寫入再次把狀態從E狀態改變成M狀態。如果RFO被批準的處理器在發起RFO時不具有高速緩存線的本地副本，作為RFO的批準的一部分，從具有副本的其他處理器中的一個給它提供高速緩存線的副本。高速緩存線最初保持在E狀態。隨后的寫入把高速緩存線從E狀態轉變到M狀態。

在處理器發起對它期望寫入的高速緩存線的RFO但在其自己的高速緩存中當前不具有副本時，不能確保所期望的高速緩存線處于其他高速緩存中的任何。在這種情況中，當其他高速緩存中的任何中不存在所期望的高速緩存線的實例時，從共享存儲器取出高速緩存線并將其提供給處于E狀態的請求處理器的高速緩存。

附圖簡述

作為示例而非限制在附圖的各圖中闡釋本發明，附圖中，類似的標號指示類似的元素，且附圖中：

圖1示出多個處理器和系統存儲器；

圖2示出用于發起RFO_NODATA請求的方法；

圖3示出用于處理在批準RFO_NODATA請求之后創建的高速緩存中的條目的方法；

圖4示出用于插入引起硬件發起RFO_NODATA請求的CLINITPREF M指令的程序代碼編譯過程；

圖5示出具有能夠處理RFO_NODATA請求的緩存和系統存儲器協議代理的多處理器半導體芯片；

圖6示出能夠執行CLINTPREF M指令的處理核心流水線；

圖7示出更詳細的處理核心流水線；

圖8示出計算系統。

詳細描述

概覽

從背景部分的討論中回憶起，在處理器發起寫入它當前在其自己的本地高速緩存中不具有的高速緩存線的RFO時，不能確保所期望高速緩存線處于另一處理器的高速緩存中。在這種情況中，被稱為“高速緩存未命中”，從共享存儲器取出高速緩存線并將其輸入到請求處理器的高速緩存。