[發明專利]一種表項替換方法、裝置及終端

有效

• 申請號: 201610262238.0
• 申請日: 2016-04-25
• 公開（公告）號: CN107305532B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 徐剛靈;朱明星
• 申請（專利權）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號: G06F12/1009
• 分類號: G06F12/1009
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 姜春咸;馮建基

本發明公開了一種表項替換方法、裝置及終端，對虛擬頁地址進行排序；然后根據排序結果選擇出滿足預設標準的第一虛擬頁地址集，第一虛擬頁地址集包括至少一個虛擬頁地址；最后將頁表緩沖區中的第一虛擬頁地址集所處的表項進行替換。通過本發明提供的方案，能夠對頁表緩沖區中的表項進行動態更新，以保證使用頻繁的表項不被頻繁替換出去，以及不常使用的表項能夠被及時替換出去，從而提高頁表緩沖區中表項的利用率，降低頁表緩沖區失敗的頻率，從而提升系統的性能。

技術領域

本發明涉及微處理器中提高TLB(Translation?Lookaside?Buffer，頁表緩沖區)利用率的技術領域，尤其涉及一種表項替換方法、裝置及終端。

背景技術

由于虛擬存儲器技術不僅可以把存儲器分塊并分配給不同進程使用，自動管理存儲器層次結構,而且簡化了程序的加載過程,因此現在的所有微處理器都采用虛擬存儲器技術。在虛擬存儲器系統中，處理器生成虛擬地址(或程序地址)，然后通過硬件、軟件進行一系列的轉換，就可獲得實際訪問的物理地址(即訪問內存的地址)。該轉化方式使得每次讀取數據時都需要兩次訪問內存，即一次通過查頁表獲得物理地址，一次通過物理地址獲取數據，這會消耗大量的CPU資源和時間。

基于上述情況，提出一種TLB硬件，通過該TLB專門將這些虛擬地址進行轉換并保存在緩存中，從而減少二級訪問內存的硬件。具體的，TLB中的每個表項都有一個VPN(Virtual?Private?Network，虛擬頁地址)和一個物理頁地址(page?frame?number，PFN)，且VPN與PFN存在映射關系；當一個程序發出一個虛擬地址后，該虛擬地址會與TLB中的每個VPN進行匹配，若匹配成功，則將其稱為TLB命中(即TLB?HIT)，該VPN對應的PFN會發出，若匹配失敗，則將其稱為TLB失敗(即TLB?MISS)，該VPN會產生一個異常(中斷)，需要操作系統把頁表文件加載到內存，然后從內存中繼續查找該VPN并計算出對應的PFN。即使頁表在內存中，查詢也會消耗大量時間，影響轉換效率，最主要的是異常處理相對來講也需要消耗很大的CPU資源。

目前，在許多處理器中，硬件上已經優化了頁表及相關TLB表項充填的機制，當VPN發生TLB?MISS(即頁表緩沖區失敗)時，從內存中獲取與該VPN對應的PFN，并在TLB中隨機選擇一個表項將該VPN及獲取的PFN進行替換。但是該替換策略還是存在著TLB表項利用率不高的情況，例如，有些使用頻繁的TLB表項卻被頻繁替換出去，而有些TLB表項不應該長時間占用TLB空間卻沒有被及時替換出去，進而影響TLB表項的利用率，降低整個系統的性能。

發明內容

本發明要解決的主要技術問題是，提供一種表項替換方法、裝置及終端，以解決現有技術中TLB的表項利用率不高，進而降低系統性能的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種表項替換方法，包括：

對虛擬頁地址進行排序；

根據排序結果選擇出滿足預設標準的第一虛擬頁地址集，所述第一虛擬頁地址集包括至少一個虛擬頁地址；

將頁表緩沖區中的所述第一虛擬頁地址集所處的表項進行替換。

在本發明一種實施例中，所述對虛擬頁地址進行排序包括：

根據所述虛擬頁地址的優先級和/或失敗次數對所述虛擬頁地址進行排序，所述失敗次數為所述虛擬頁地址發生頁表緩沖區失敗TLB?MISS的次數。

在本發明一種實施例中，根據所述虛擬頁地址的優先級和失敗次數對所述虛擬頁地址進行排序具體包括：

根據所述虛擬頁地址的優先級對所述虛擬頁地址進行排序，當所述虛擬頁地址的優先級相同時，根據所述虛擬頁地址的失敗次數對優先級相同的虛擬頁地址進行排序；