[發明專利]一種訪問數據緩存的方法和處理器

有效

• 申請號: 201310269618.3
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN104252392B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 徐遠超;范東睿;張浩;葉笑春
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司;中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F9/54
• 分類號: G06F9/54
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發明實施例提供一種訪問數據緩存的方法和處理器，涉及計算機領域，能夠減小數據查找的范圍，降低訪問延遲，提高系統性能。該處理器的數據緩存器為一級緩存，一級緩存包括私有數據緩存和共享數據緩存，私有數據緩存包括多個私有緩存，私有數據緩存用于存儲線程的私有數據，共享數據緩存用于存儲線程之間的共享數據，當訪問處理器的數據緩存器中的數據時，根據數據對應的物理地址附加的標志位確定數據的數據類型，數據類型包括私有數據和共享數據，根據訪問的數據確定數據對應的線程，進而根據線程和數據類型訪問線程對應的數據緩存，以獲取數據緩存中的數據。本發明實施例用于劃分數據緩存和訪問數據緩存。

技術領域

本發明涉及計算機領域，尤其涉及一種訪問數據緩存的方法和處理器。

背景技術

處理器進入多核時代后，訪存一直是系統性能的瓶頸，內存系統性能的增長速度嚴重滯后處理器性能的增長速度，訪存的速度嚴重限制計算速度的發揮。目前的多核cache(緩沖存儲器)通常涉及為L1cache為私有cache，其它層次為共享cache的多級層次結構。

多核處理器提供了更大的并行計算能力，能夠同時運行多種程序負載，但是在共享cache的多核上同時運行的程序間會有性能干擾問題，主要是由于程序數據在共享cache上發生的核間替換，使得程序性能受到影響，因為被替換的數據再次使用時需要再次訪存，增加了訪存延遲和訪存帶寬，使得資源利用率低和程序性能難以確定，對于訪存密集但重用率低的流式應用程序和訪存不密集但重用率高的程序混合運行時，問題會更加突出。

因此，要對cache進行合理管理，現有技術中，一種實現方式為將共享cache劃分成多份，每一份對應一個關聯的實體，該實體通常是操作系統最小的調度單位，如線程。但是這種劃分方法沒有考慮到線程之間存在共享數據的可能性，如果存在共享數據但沒有共享cache，線程之間的共享數據會在私有cache中存在多個副本，從而需要更多的cache空間，還需要維護多個副本的cache一致性；還有一種實現方式為通過頁著色技術實現cache劃分，但是這種方法限制了每個線程所能使用的物理內存空間，對于獨立的多個進程能夠做到很好的cache隔離，但是在流式數據應用的多線程程序中，線程之間有很多共享數據，進行完全隔離是不適宜的。也就是說頁著色技術適用于進程之間的cache隔離，不太適合同一進程內多個線程之間的cache隔離。

發明內容

本發明的實施例提供一種訪問數據緩存的方法和處理器，能夠減小數據查找的范圍，降低訪問延遲，提高系統性能。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，提供一種處理器，包括程序計數器、寄存器堆、指令預取部件、指令譯碼部件、指令發射部件、地址生成單元、算術邏輯單元、共享浮點單元、共享指令緩存以及內部總線，還包括：

數據緩存器，所述數據緩存器為一級緩存，所述一級緩存包括私有數據緩存和共享數據緩存，所述私有數據緩存包括多個私有緩存，所述私有緩存用于存儲線程的私有數據，所述共享數據緩存用于存儲所述線程之間的共享數據。

結合第一方面，在第一方面的第一種可能實現的方式中，所述處理器為同時多線程結構，所述私有緩存與硬件線程一一對應，所有硬件線程共用所述共享數據緩存。

第二方面，提供一種訪問數據緩存的方法，包括：

當訪問處理器的數據緩存器中的數據時，根據所述數據對應的物理地址中附加的標志位確定所述數據的數據類型，所述數據類型包括私有數據和共享數據；

根據訪問的數據確定所述數據對應的線程，進而根據所述線程和所述數據類型訪問所述線程對應的數據緩存，以獲取所述數據緩存中的數據，所述數據緩存為私有數據緩存或共享數據緩存。

結合第二方面，在第二方面的第一種可能實現的方式中，所述方法還包括：