[發明專利]數據處理方法和系統

有效

• 申請號: 201310085491.X
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103365794A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: S·格海;G·L·格思里;W·J·斯塔克;J·A·施蒂赫利;D·E·威廉斯;P·G·威廉斯
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 酆迅;陳姍姍

技術領域

本發明整體上涉及數據處理，以及更具體地，涉及管控(handle)對用于將數據處理系統的緩存存儲器中的數據緩存塊解除分配的請求進行的處理。

背景技術

常規的多處理器(MP)計算機系統(諸如，服務器計算機系統)包括都耦合至系統互連的多個處理單元，系統互連典型地包括一個或多個地址、數據和控制總線。耦合至系統互連的是系統存儲器，其代表多處理器計算機系統中最低級別的易失性存儲器，并且通常可以由所有處理單元訪問以進行讀取和寫入訪問。為了降低對駐留在系統存儲器中的指令和數據的訪問延遲，每個處理單元典型地進一步由相應的多級別緩存層級結構支持，每個較低級別通常具有依次較長的訪問延遲。由此，級別1(L1)緩存的訪問延遲通常比級別2(L2)緩存低，L2緩存的訪問延遲繼而又比級別3(L3)緩存要低。

為了在相互競爭的設計考慮(諸如，功率耗散、尺寸、訪問延遲和命中率)之間提供平衡，很多MP系統實現組相聯緩存，其將緩存條目歸組至同余類(congruence?class)，每個同余類包含多個條目，以用于存儲共享公共地址索引的緩存線。從每個同余類中的條目移除(收回)緩存線由替換策略控制，優選地，從同余類中選擇移除最不可能再次被訪問的緩存線。常見的替換策略包括最近最少使用(LRU)和輪詢。

對于某些工作負載，緩存硬件所實現的替換策略由緩存的附加軟件管理來補充。例如，在某些情況下，程序員或編譯器可以將顯式指令插入到應用程序中，以引起緩存層級結構將特定緩存線無效或者將特定緩存線沖刷至系統存儲器。來自PowerPC指令集架構的緩存管理指令示例列舉在下文的表I中。

表I

PowerPC助記符指令名稱DCBF沖刷數據緩存線DCBI無效數據緩存線DCBZ零數據緩存線ICBI無效指令緩存線

在某些情況下，例如，通過在緩存線被再次訪問之前、無效緩存線或者將緩存線沖刷至系統存儲器，顯式緩存管理指令可能導致應用程序執行的低效。在這種情況下，在軟件管理的無效或沖刷之后對緩存線的訪問將引起顯著增大的訪問延遲，因為緩存線必須再次從系統存儲器取回，這可能導致比緩存層級結構的較高級別大兩個數量級的訪問延遲。

發明內容

在至少一個實施方式中，數據處理系統包括由較高和較低級別緩存支持的處理器核。響應于在處理器核中執行解除分配指令，從處理器核向較低級別緩存發送解除分配請求，該解除分配請求指定與目標緩存線相關聯的目標地址。響應于在較低級別緩存處接收到解除分配請求，確定目標地址是否命中較低級別緩存。響應于確定目標地址命中較低級別緩存，將目標緩存線保留在較低級別緩存的數據陣列中，以及更新較低級別緩存的目錄中的替換順序字段，使得目標緩存線響應于后續緩存未命中包括目標緩存線的同余類而更可能從較低級別緩存被收回。

附圖說明

圖1是根據一個實施方式的示例性數據處理系統的高層框圖；

圖2A是來自圖1的處理單元的高層框圖；

圖2B是來自圖2A的處理器核以及關聯緩存層級結構的一個示例性實施方式的更詳細框圖；

圖3示出了來自圖2B的較低級別緩存存儲器的示例性實施方式；

圖4描繪了較低級別緩存的緩存目錄的示例性實施方式；

圖5示出了根據一個實施方式的編譯器的操作；