[發(fā)明專利]基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制的分布式cache結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910595908.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN110297783B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 山蕊;劉陽;朱筠;蔣林;馮雅妮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F12/0868
• 分類號(hào): G06F12/0868;G06F12/0811
• 代理公司: 北京易捷勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發(fā)明提供一種基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制的分布式cache結(jié)構(gòu)，基于現(xiàn)有技術(shù)中可重構(gòu)陣列處理器結(jié)構(gòu)單元簡(jiǎn)單且排列密集的現(xiàn)象，針對(duì)訪問數(shù)據(jù)局部性明顯，并行性高的特點(diǎn)，本發(fā)明的分布式cache結(jié)構(gòu)中具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)遷移機(jī)制，該機(jī)制通過記錄可重構(gòu)陣列處理器對(duì)各cache數(shù)據(jù)的訪存頻率，可將傳統(tǒng)靜態(tài)映射于處理器cache中的臨時(shí)私有數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)遷移于訪問率大的處理器本地cache中，并對(duì)遷移數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤標(biāo)記，通過標(biāo)記建立基于遷移查找表的數(shù)據(jù)搜索策略，在最短路徑上進(jìn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確獲取，從而有效降低了整個(gè)系統(tǒng)的訪問延遲，增加可重構(gòu)陣列處理器訪存帶寬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制的分布式cache結(jié)構(gòu)和可重構(gòu)陣列處理器。

背景技術(shù)

隨著計(jì)算密集型和存儲(chǔ)密集型等應(yīng)用層出不窮，可重構(gòu)陣列處理器在兼顧計(jì)算高效性以及編程靈活性的背景下應(yīng)運(yùn)而生，存儲(chǔ)單元作為可重構(gòu)計(jì)算處理器的核心組件，目前的設(shè)計(jì)存在存儲(chǔ)帶寬嚴(yán)重不足以及訪存開銷巨大的情況。

針對(duì)可重構(gòu)計(jì)算對(duì)存儲(chǔ)提出的高帶寬、低延遲的需求，需要設(shè)計(jì)一種分布式cache結(jié)構(gòu)提高訪存并行度，解決存儲(chǔ)帶寬嚴(yán)重不足問題的方案，以便提高訪存速度，降低訪存功耗。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制的分布式cache結(jié)構(gòu)和可重構(gòu)陣列處理器，上述結(jié)構(gòu)中具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制，緩解了目前可重構(gòu)陣列處理器中分布式cache設(shè)計(jì)存在的cache失效率大、訪外存頻繁導(dǎo)致訪存延遲長的問題。

為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

第一方面，本發(fā)明提供一種基于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)遷移機(jī)制的分布式cache結(jié)構(gòu)，包括：

查找比較單元、訪問記錄單元、遷移輸出單元、遷移互連單元、控制單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；

所述查找比較單元、訪問記錄單元、遷移輸出單元、遷移互連單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元均與控制單元連接；

所述訪問記錄單元，用于記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)在本地cache的數(shù)據(jù)被訪問的頻率信息，并依據(jù)頻率信息確定本地cache內(nèi)數(shù)據(jù)是否處于高頻率訪問狀態(tài)；所述頻率信息為被各個(gè)PE訪問的頻率；

遷移輸出單元，用于接收訪問記錄單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的信息，對(duì)處于高頻率訪問狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移時(shí)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備；

遷移互連單元，用于根據(jù)遷移輸出單元的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，定位到所述處于高頻率訪問狀態(tài)的數(shù)據(jù)的遷移目的地，并將所述處于高頻率訪問狀態(tài)的數(shù)據(jù)遷移至遷移目的地，以及根據(jù)遷移取消信號(hào)，將取消遷移的數(shù)據(jù)置為無效；

查找比較單元，用于對(duì)遷移互連單元遷移的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤標(biāo)記，以使各PE訪問所述數(shù)據(jù)時(shí)，能夠在最短路徑上獲??；

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，存儲(chǔ)有本地cache中的數(shù)據(jù)。

可選地，查找比較單元，還用于，根據(jù)遷移互連單元提供的數(shù)據(jù)以及標(biāo)志信息，在內(nèi)部的遷移查找表中進(jìn)行0或者1的狀態(tài)記錄，若數(shù)據(jù)被遷移且并沒取消遷移，則將遠(yuǎn)程PE所要訪問的地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)設(shè)為1，將遠(yuǎn)程PE所要訪問的地址對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)原本的位置信息通過標(biāo)志位來記錄；在接收到任一數(shù)據(jù)的遷移取消使能為高時(shí)，將遷移取消的數(shù)據(jù)的狀態(tài)記為0，以在原位置查找遷移取消的數(shù)據(jù)。

可選地，所述查找比較單元，具體用于

1)已遷移狀態(tài)查找：在接收到PE的讀寫訪問請(qǐng)求之后，在遷移查找表中找尋有效狀態(tài)數(shù)據(jù)，若查找的數(shù)據(jù)狀態(tài)位為1，則表示查找的數(shù)據(jù)有效；若查找的數(shù)據(jù)狀態(tài)位為0，則表示查找的數(shù)據(jù)無效；