[發(fā)明專利]一種指令緩存的管理方法和處理器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310269557.0
• 申請(qǐng)日: 2013-06-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104252425B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭旭斌;侯銳;馮煜晶;蘇東鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司;中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G06F9/54
• 分類號(hào): G06F9/54
• 代理公司: 北京中博世達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司11274
• 代理人: 申健

1.一種處理器，其特征在于，包括程序計(jì)數(shù)器、寄存器堆、指令預(yù)取部件、指令譯碼部件、指令發(fā)射部件、地址生成單元、算術(shù)邏輯單元、共享浮點(diǎn)單元、數(shù)據(jù)緩存以及內(nèi)部總線，其特征在于，還包括：

共享指令緩存，用于存儲(chǔ)所有硬件線程的共享指令，包括標(biāo)簽存儲(chǔ)陣列和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)陣列，所述標(biāo)簽存儲(chǔ)陣列用于存儲(chǔ)標(biāo)簽，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)陣列包括存儲(chǔ)的指令和硬件線程標(biāo)識(shí)，所述硬件線程標(biāo)識(shí)用于識(shí)別所述共享指令緩存中的緩存行對(duì)應(yīng)的硬件線程；

私有指令緩存，用于存儲(chǔ)從所述共享指令緩存中替換出的指令緩存行，所述私有指令緩存與所述硬件線程一一對(duì)應(yīng)；

缺失緩存，用于當(dāng)所述共享指令緩存中不存在所取指令時(shí)，將從所述共享指令緩存的下一級(jí)緩存中取回的緩存行保存在所述硬件線程的缺失緩存中，在所述所取指令對(duì)應(yīng)的硬件線程取指時(shí)，將所述缺失緩存中的緩存行回填至所述共享指令緩存中，所述缺失緩存與所述硬件線程一一對(duì)應(yīng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理器，其特征在于，還包括：

標(biāo)簽比較邏輯，用于當(dāng)所述硬件線程取指時(shí)，將所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存中的標(biāo)簽與翻譯后援緩沖器轉(zhuǎn)換的物理地址進(jìn)行比較，所述私有指令緩存與所述標(biāo)簽比較邏輯相連，以使得所述硬件線程在訪問(wèn)所述共享指令緩存的同時(shí)訪問(wèn)所述私有指令緩存。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理器，其特征在于，所述處理器為多線程處理器，所述私有指令緩存的結(jié)構(gòu)為全相聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述全相聯(lián)結(jié)構(gòu)為主存儲(chǔ)器中的任意一塊指令緩存映射所述私有指令緩存中的任意一塊指令緩存。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理器，其特征在于，所述共享指令緩存、私有指令緩存和所述缺失緩存為靜態(tài)存儲(chǔ)芯片或動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)芯片。

5.一種指令緩存的管理方法，其特征在于，包括：

當(dāng)處理器的硬件線程在從指令緩存中獲取指令時(shí)，同時(shí)訪問(wèn)所述指令緩存中的共享指令緩存和所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存；

確定所述共享指令緩存和所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存是否存在所述指令，并根據(jù)判斷結(jié)果從所述共享指令緩存或所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存中獲取所述指令；

其中，所述共享指令緩存包括標(biāo)簽存儲(chǔ)陣列和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)陣列，所述標(biāo)簽存儲(chǔ)陣列用于存儲(chǔ)標(biāo)簽，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)陣列包括存儲(chǔ)的指令和硬件線程標(biāo)識(shí)，所述硬件線程標(biāo)識(shí)用于識(shí)別所述共享指令緩存中的緩存行對(duì)應(yīng)的硬件線程；

所述私有指令緩存的結(jié)構(gòu)為全相聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述全相聯(lián)結(jié)構(gòu)為主存儲(chǔ)器中的任意一塊指令緩存映射所述私有指令緩存中的任意一塊指令緩存，所述私有指令緩存與所述硬件線程一一對(duì)應(yīng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述確定所述共享指令緩存和所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存是否存在所述指令，并根據(jù)判斷結(jié)果從所述共享指令緩存或所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存中獲取所述指令包括：

若所述共享指令緩存和所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存同時(shí)存在所述指令，則從所述共享指令緩存中獲取所述指令；

若所述共享指令緩存中存在所述指令且所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存不存在所述指令，則從所述共享指令緩存中獲取所述指令；

若所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存存在所述指令且所述共享指令緩存中不存在所述指令，則從所述硬件線程對(duì)應(yīng)的私有指令緩存獲取所述指令。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

若所述共享指令緩存和所述私有指令緩存都不存在所述指令，則通過(guò)所述硬件線程向所述共享指令緩存的下一級(jí)緩存發(fā)送緩存缺失請(qǐng)求；

若所述下一級(jí)緩存中存在所述指令，則通過(guò)所述硬件線程從所述下一級(jí)緩存中獲取所述指令，并將所述指令所在的緩存行存儲(chǔ)在所述硬件線程對(duì)應(yīng)的缺失緩存中，在所述硬件線程取指時(shí)，將所述緩存行回填至所述共享指令緩存中；

若所述下一級(jí)緩存中不存在所述指令，則通過(guò)所述硬件線程向主存儲(chǔ)器發(fā)送所述缺失請(qǐng)求，從所述主存儲(chǔ)器中獲取所述指令，并將所述指令所在的緩存行存儲(chǔ)在所述硬件線程對(duì)應(yīng)的缺失緩存中，在所述硬件線程取指時(shí)，將所述緩存行回填至所述共享指令緩存中；

其中，所述缺失緩存與所述硬件線程一一對(duì)應(yīng)。