[發明專利]共享虛擬存儲器

有效

• 申請號: 201410562398.8
• 申請日: 2009-11-05
• 公開（公告）號: CN104298621B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: H·陳;Y·高;周小成;S·閆;P·張;J·方;A·孟德爾森;B·薩哈;莫罕·拉賈戈帕蘭
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F12/1072
• 分類號: G06F12/1072;G06F12/1081;G06F12/109
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 毛力

本申請是PCT國際申請號為PCT/US2009/063368、中國國家申請號為200980154460.7、題為“共享虛擬存儲器”的申請的分案申請。

技術領域

這通常涉及共享虛擬存儲器實施方式。

背景技術

計算工業正在朝向多樣性的平臺體系結構發展，該平臺體系結構由通用CPU以及作為分離設備或集成設備而附連的可編程GPU所構成。這些GPU通過連續或非連續互連來連接，具有不同的工業標準體系結構(ISA)并可使用它們自己的操作系統。

由通用處理器(CPU)以及圖形處理器(GPU)的組合所組成的計算平臺已經無處不在，特別是在客戶機計算空間中。如今，幾乎所有桌面和筆記本平臺都載有一個或多個CPU以及集成或分離的GPU。例如，一些平臺具有與集成圖形芯片組成對的處理器，而其余的使用通過諸如PCI-Express之類的接口連接的分離圖形處理器。一些平臺載有CPU和GPU的組合。例如，它們中的一些包括更為集成的CPU-GPU平臺，而其他的包括圖形處理器以補償集成GPU供給。

這些CPU-GPU平臺可提供在圖形處理、醫療成像、數據挖掘、以及其他領域的非圖形工作負載上的極大的性能提升。大量的數據并行GPU可被用于獲取代碼的高度并行部分上的高吞吐量。多樣性的CPU-GPU平臺可具有多個獨特的體系結構約束，諸如：

·GPU可以集成和分離的方式連接。例如，一些圖形處理器與芯片組集成。另一方面，其他當前的GPU以分離方式通過諸如PCI-Express之類的接口附連。雖然硬件可提供CPU和集成圖形處理器之間的緩存一致性，但是對分離的GPU卻很難如此。系統也可具有混合配置，其中低功率低性能GPU與CPU集成，且具有更高性能的分離GPU。最終，平臺也可具有多個GPU卡。

·CPU和GPU可具有不同的操作系統。例如，處理器可具有它自己的操作系統內核。這意味著虛擬存儲器翻譯機制在CPU和GPU之間可能是不同的。相同的虛擬地址可能被通過CPU和GPU上的兩個不同的頁表被同時映射到兩個不同的物理地址。這也意味著系統環境(加載器、鏈接器、等等)在CPU和GPU之間可以是不同的。例如，加載器可將應用加載在CPU和GPU上的不同基地址。

·CPU和GPU可具有不同的ISA，并因此相同的代碼可能無法在兩個處理器上運行。

附圖說明

圖1是根據一個實施例的CPU-GPU存儲器模型的圖示。

圖2是用于增加了所有權權限的共享存儲器模型的一個實施例的流程圖。

圖3是共享存儲器模型的一個實施例的流程圖。

圖4是利用PCI開口的共享存儲器模型的一個實施例的流程圖。

圖5是利用PCI開口的共享存儲器模型的一個實施例的流程圖。

圖6是操作中的共享存儲器模型的一個實施例的流程圖。

具體實施方式

本發明的多個實施例提供了用于CPU-GPU平臺的編程模型。特別是，本發明的多個實施例提供用于集成和分離設備的統一編程模型。該模型也可以統一地對多個GPU卡和混合GPU系統(分離的和集成的)工作。這允許軟件銷售商編寫單個應用堆棧并將使其面向所有不同的平臺。此外，本發明的實施例提供了在CPU和GPU之間的共享存儲器模型。代替了共享整個虛擬地址空間，僅僅一部分虛擬地址空間需要被共享。這允許在分離的和集成的設置中的有效實現。進一步的，語言注釋可被用于區分必須被運行在GPU上的代碼。語言支持可被擴展為包括諸如函數指針之類的特征。

共享存儲器模型的諸實施例提供了新穎的編程式樣。特別是，數據結構可以在CPU和GPU之間無縫共享，并且可以從一端向另一端傳遞指針而不要求任何格式編組。例如，在一個實施例中，游戲引擎和包括物理、人工智能(AI)以及渲染。物理和AI代碼最好在CPU上執行，而渲染最好在GPU上執行。諸如場景圖片之類的數據結構可能需要在CPU和GPU之間共享。在一些當前的編程環境中這樣的執行模型可能是行不通的，因為場景圖片需要被來來回回地串行化(或格式編組)。然而在共享存儲器模型的諸實施例中，場景圖片可簡單地位于共享存儲器中，并可被CPU和GPU共同訪問。