[發明專利]使用轉換后備緩沖器來實現指令集不可知的運行時架構

有效

• 申請號: 201580051976.4
• 申請日: 2015-07-23
• 公開（公告）號: CN106716363B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: M·阿布達拉
• 申請（專利權）人: 英特爾公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/448;G06F8/41
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 何焜

用于不可知的運行時架構的系統。該系統包括系統仿真/虛擬化轉換器、應用代碼轉換器以及轉換器，其中系統仿真/虛擬化轉換器和應用代碼轉換器實現系統仿真過程。系統轉換器實現用于執行來自訪客鏡像的代碼的系統和應用轉換過程，其中系統轉換器或系統仿真器訪問包括多個訪客分支指令的多個訪客指令，并且將多個訪客指令組裝到訪客指令塊中。系統轉換器還將訪客指令塊變換為對應的本機轉換塊、將本機轉換塊存儲到本機高速緩存中、以及將訪客指令塊到對應的本機轉換塊的映射存儲在轉換后備緩沖器中。在對訪客指令的后續請求后，索引轉換后備緩沖器以確定命中是否發生，其中映射指示訪客指令在本機高速緩存中具有對應的被轉換的本機指令，并且響應于命中轉發經變換的本機指令以供執行。

本申請要求共同待審并且共同轉讓的由Mohammad A.Abdallah于2014年7月25日提交的名稱為“A RUNTIME ARCHITECTURE FOR EFFICIENTLY OPTIMIZING AND EXECUTINGGUEST CODE AND CONVERTING TO NATIVE CODE(用于高效地優化和執行訪客代碼并將其轉換為本機代碼的運行時架構)”的美國臨時專利申請序列號62/029383的權益，該申請通過引用整體結合于此。

發明領域

本發明總地涉及數字計算機系統，更具體地涉及用于選擇包括指令序列的指令的系統和方法。

發明背景

處理器被要求處理多個從屬的或完全獨立的任務。這些處理器的內部狀態通常由在程序執行的每個特定瞬間可能保存不同的值的寄存器組成。在程序執行的每個瞬間，內部狀態鏡像被稱為處理器的架構狀態。

當將代碼執行切換到運行另一功能(例如，另一線程、進程或程序)時，則必須保存機器/處理器的狀態，使得新功能可以利用內部寄存器來建立新功能的新狀態。當終止新功能時，則可以丟棄其狀態，并且將恢復先前上下文的狀態并且執行恢復。這種切換進程被稱為上下文切換，并且通常包括10個或數百個循環，尤其在采用大量寄存器(例如，64、128、256)和/或亂序執行的現代架構中。

在知曉線程的硬件架構中，硬件支持用于有限數量的硬件支持的線程的多個上下文狀態是常見的。在這種情形下，硬件為每個支持的線程復制所有架構狀態元素。這消除了當執行新線程時對上下文切換的需要。然而，這仍然有許多缺點，即為在硬件中支持的每個附加的線程復制所有架構狀態元素(即，寄存器)的面積、功率、以及復雜性。此外，如果軟件線程的數量超過被明確地支持的硬件線程的數量，則仍然必須執行上下文切換。

隨著在要求大量線程的細粒度的基礎上需要并行性，這變得常見。具有復制上下文狀態硬件存儲的硬件知曉線程的架構無助于非線程的軟件代碼，并且只為線程軟件減少上下文切換的數量。然而，這些線程通常為粗粒度的并行性構建，并且導致啟動和同步的繁重的軟件開銷，使得細粒度的并行性(例如功能調用和循環并行執行)不具有高效的線程啟動/自動生成。描述的此類開銷伴隨著此類代碼使用最新編譯器的自動并行化或用于非顯示地/容易地并行的/線程化軟件代碼的用戶并行化技術的困難。

發明概述

在一個實施例中，本發明實現為用于不可知的運行時架構的系統。該系統包括系統仿真/虛擬化轉換器、應用代碼轉換器以及轉換器，其中系統仿真/虛擬化轉換器和應用代碼轉換器實現系統仿真過程。系統轉換器實現用于執行來自訪客鏡像的代碼的系統和應用轉換過程，其中系統轉換器或系統仿真器訪問包括多個訪客分支指令的多個訪客指令，并且將多個訪客指令組裝到訪客指令塊中。系統轉換器還將訪客指令塊變換為對應的本機轉換塊、將本機轉換塊存儲到本機高速緩存中、以及將訪客指令塊到對應的本機轉換塊的映射存儲在轉換后備緩沖器中。在對訪客指令的后續請求后，索引轉換后備緩沖器以確定命中是否發生，其中映射指示訪客指令在本機高速緩存中具有對應的被轉換的本機指令，并且響應于命中轉發經變換的本機指令以供執行。