[發明專利]Cache一致性協議驗證方法以及多核處理器系統

有效

• 申請號: 201210325660.8
• 申請日: 2012-09-05
• 公開（公告）號: CN102880467A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 盧宏生;王夢嘉;鄭衛華;韓嬌;張清波;陳彥庭;唐勇
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F9/44
• 分類號: G06F9/44;G06F15/167
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

技術領域

本發明涉及計算機技術領域；更具體地說，本發明涉及一種Cache一致性協議驗證方法；此外，本發明還涉及一種采用了該Cache一致性協議驗證方法的多核處理器系統。

背景技術

隨著半導體制造工藝的飛速發展，單核處理器的主頻已經逐漸逼近極限，為了進一步提高處理器的運算速度，人們將多個處理器核集成在一個芯片上形成片上多處理器(Chip?Multi一Processor，CMP)。

在CMP中，多個處理器核心對單一內存空間的共享使得處理器和主存儲器之間的速度差距的矛盾更加突出，因此CMP設計必須采用多級高速緩存（Cache），通過層次化的存儲結構來緩解這一矛盾。CMP系統必須解決由此而引發的Cache一致性問題以及一致性驗證問題。采用什么樣的Cache一致性模型與它的驗證方法都將對CMP的整體設計與開發產生重要影響。

Cache一致性協議作為多核處理器中的重要組成部分，直接影響到多核處理器的正確性設計和性能，Cache一致性協議驗證技術成為多核處理器設計驗證階段的關鍵技術之一。

但是，在現有技術中，多核處理器上的Cache一致性協議處理過程與處理器結構密切相關，Cache一致性協議的驗證技術與Cache一致性協議的內容密切相關，不具備普遍性。

因此，希望能夠提出一種適用于各種Cache一致性協議的驗證的Cache一致性協議驗證方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在上述缺陷，提供一種基于監視器的Cache一致性協議驗證方法，其根據一致性協議對訪存地址相關的請求保證按序處理的特性，采用一個監視器對Cache一致性處理部件的協議級行為進行精準監測，可以實現對每一個請求包的行為精確監測；通過調整監視器內的內容，使得Cache一致性協議驗證方法適用于各種一致性協議的驗證。

根據本發明的第一方面，提供了一種Cache一致性協議驗證方法，其包括：在監視器內設置多個隊列，每個隊列包括多個單元，用于記錄尚未處理完畢的所有一次請求；將所有地址相關的請求按照其進入一致性處理部件的順序依次保存在同一個隊列的單元內；利用每個單元獨立跟蹤所記錄請求的行為狀態。

優選地，所述監測器只監測片上多處理器的輸入和輸出，監測時只考慮片上多處理器的正常運行時的情況。

優選地，所述監視器內設置了256個256深度的一次請求隊列，用于記錄片上多處理器正在處理的一次請求，其中相同Cache行地址的請求進相同隊列。

優選地，在隊列中，按照一次請求進入順序排隊，每個隊列還對每個請求條目設有一個請求跟蹤狀態機，所述請求跟蹤狀態機用來跟蹤請求的處理情況。

優選地，每個隊列設一個尾指針和一個實頭指針，尾指針在每個新請求寫入時更新，實頭指針在頭指針所指請求為終止態時加一。

優選地，每個隊列設有懸掛虛指針、MAQ虛指針和二次請求虛指針，分別指向正在處于懸掛態的請求條目、剛收到MAQ請求的條目和剛收到二次請求的條目。

優選地，處于懸掛態的請求條目包括處于地址懸掛態的請求條目以及MAQ隊列懸掛態的請求條目。

優選地，進入片上多處理器的一次請求同時進入監測器，在監測器中根據請求的Cache行地址進入隊列之一；其中隊列分配方法是：當有相同請求地址的請求登記在某個隊列中時，則請求進入該隊列，否則在空隊列中任選一個隊列進入，并登記請求的地址于隊列管理模塊。

優選地，同一隊列內，任何請求都不會超越處于地址懸掛態或MAQ隊列懸掛態的請求退出，任何MAQ請求都不會超越MAQ請求退出，任何二次請求不會超越二次請求退出。

根據本發明的第二方面，提供了一種采用了根據本發明的第一方面所述的Cache一致性協議驗證方法的多核處理器系統。

根據本發明，在監視器內設置多個隊列，每個隊列包括多個單元，用于記錄尚未處理完畢的所有一次請求，所有地址相關的請求按照進入一致性處理部件的順序依次保存在同一個隊列的單元內，每個單元獨立跟蹤所記錄請求的行為狀態；根據記錄的請求類型、端口信號的序列，可以精確的判斷一個請求在一致性處理中的生命期，以及處理正確與否。由此，根據本發明的基于監視器的Cache一致性協議驗證方法能夠根據Cache一致性協議對訪存地址相關的請求保證按序處理的特性，采用一個監視器對Cache一致性處理部件的協議級行為進行精準監測，可以實現對每一個請求包的行為精確監測；通過調整監視器內的內容，使得Cache一致性協議驗證方法適用于各種一致性協議的驗證。

附圖說明