[發(fā)明專利]存儲(chǔ)管理裝置、存儲(chǔ)管理方法、處理器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910901082.X
• 申請(qǐng)日: 2019-09-23
• 公開（公告）號(hào): CN112540939A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郝子軼;項(xiàng)曉燕;朱峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿里巴巴集團(tuán)控股有限公司
• 主分類號(hào): G06F12/1027
• 分類號(hào): G06F12/1027;G06F12/1009
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 楊思雨

公開了一種存儲(chǔ)管理裝置、存儲(chǔ)管理方法、處理器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。存儲(chǔ)管理裝置包括：轉(zhuǎn)譯后備緩沖器，用于提供多個(gè)緩存表項(xiàng)；地址轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)多個(gè)緩存表項(xiàng)之一將轉(zhuǎn)譯請(qǐng)求指定的虛擬地址轉(zhuǎn)譯為相應(yīng)的轉(zhuǎn)譯地址；以及控制單元，與至少一個(gè)轉(zhuǎn)譯后備緩沖器耦接，用于擴(kuò)展選定的緩存表項(xiàng)映射的地址范圍。本公開實(shí)施例可以擴(kuò)展轉(zhuǎn)譯后備緩沖器可轉(zhuǎn)譯的地址范圍、提高轉(zhuǎn)譯后備緩沖器的命中率，節(jié)省了執(zhí)行地址轉(zhuǎn)譯的時(shí)間，提升了處理器和系統(tǒng)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及處理器領(lǐng)域，更具體而言，涉及一種存儲(chǔ)管理裝置、存儲(chǔ)管理方法、處理器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在支持虛擬存儲(chǔ)機(jī)制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，可使用虛擬地址(也可稱為有效地址、邏輯地址、Virtual Address或簡(jiǎn)稱為VA)來指定數(shù)據(jù)，并利用多個(gè)虛擬地址管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的虛擬存儲(chǔ)空間。在訪問內(nèi)存的過程中，需要將虛擬地址轉(zhuǎn)譯為物理地址(也可稱為實(shí)際地址、真實(shí)地址、Physical Address或簡(jiǎn)稱為PA)。為了實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)譯，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要存儲(chǔ)大量的表項(xiàng)，每個(gè)表項(xiàng)用于將指定范圍的虛擬地址轉(zhuǎn)譯為相應(yīng)的物理地址。

為了加快地址轉(zhuǎn)譯過程，可以采用轉(zhuǎn)譯后備緩沖器(Translation Look-asideBuffer,TLB)將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的一部分表項(xiàng)進(jìn)行緩存，以避免每次地址轉(zhuǎn)譯過程均需要從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的全部表項(xiàng)中進(jìn)行查找。

如果待轉(zhuǎn)譯的虛擬地址與TLB緩存的表項(xiàng)之一匹配(稱為命中、匹配或hit)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以直接利用TLB實(shí)現(xiàn)地址轉(zhuǎn)譯，而無需在TLB外部進(jìn)行表項(xiàng)查找；如果待轉(zhuǎn)譯的虛擬地址與TLB緩存的所有表項(xiàng)均不匹配(稱為未命中、失配或miss)，則需要從TLB外部搜索與待轉(zhuǎn)譯的虛擬地址匹配的待回填表項(xiàng)，并將該待回填表項(xiàng)寫入TLB中的空閑存儲(chǔ)單元或用待回填表項(xiàng)替換TLB中已有的表項(xiàng)。由此可知，TLB未命中時(shí)地址轉(zhuǎn)譯過程占用的系統(tǒng)資源將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于TLB命中時(shí)地址轉(zhuǎn)譯過程占用的系統(tǒng)資源。

若TLB能夠轉(zhuǎn)譯的虛擬地址范圍較小，則TLB未命中的出現(xiàn)概率較高，將會(huì)占用大量的系統(tǒng)資源；并且，在TLB中不存在空閑存儲(chǔ)單元時(shí)，每次TLB未命中發(fā)生后都需要用待回填表項(xiàng)替換掉TLB中已存儲(chǔ)的一個(gè)表項(xiàng)，頻繁替換TLB存儲(chǔ)的表項(xiàng)也可能降低TLB的命中率。

因此，在TLB能夠緩存的表項(xiàng)數(shù)目存在上限的情況下，期望擴(kuò)大TLB可轉(zhuǎn)譯的虛擬地址范圍，提高TLB的命中率，從而提高系統(tǒng)性能。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種存儲(chǔ)管理裝置、存儲(chǔ)管理方法、處理器和系統(tǒng)，以解決以上問題。

為了達(dá)到這個(gè)目的，第一方面，本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)管理裝置，包括：至少一個(gè)轉(zhuǎn)譯后備緩沖器，用于存儲(chǔ)多個(gè)緩存表項(xiàng)；地址轉(zhuǎn)換單元，用于根據(jù)所述多個(gè)緩存表項(xiàng)之一將轉(zhuǎn)譯請(qǐng)求指定的虛擬地址轉(zhuǎn)譯為相應(yīng)的轉(zhuǎn)譯地址；以及控制單元，與所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)譯后備緩沖器耦接，用于擴(kuò)展選定的所述緩存表項(xiàng)映射的地址范圍。

在一些實(shí)施例中，所述控制單元被配置以執(zhí)行：在所述多個(gè)緩存表項(xiàng)均未命中所述轉(zhuǎn)譯請(qǐng)求時(shí)，獲取命中所述轉(zhuǎn)譯請(qǐng)求的待回填表項(xiàng)；以及擴(kuò)展所述多個(gè)緩存表項(xiàng)之一，以使擴(kuò)展后的所述緩存表項(xiàng)映射的地址范圍包括所述待回填表項(xiàng)映射的地址范圍。

在一些實(shí)施例中，所述控制單元與用于存儲(chǔ)根頁(yè)表的存儲(chǔ)器耦接，所述待回填表項(xiàng)來源于所述根頁(yè)表。

在一些實(shí)施例中，所述控制單元適于在所述多個(gè)緩存表項(xiàng)中查找所述待回填表項(xiàng)的關(guān)聯(lián)表項(xiàng)，并擴(kuò)展所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)，擴(kuò)展前的所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)與所述待回填表項(xiàng)映射至連續(xù)的地址范圍，擴(kuò)展后的所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)映射的地址范圍包括所述待回填表項(xiàng)映射的地址范圍。

在一些實(shí)施例中，擴(kuò)展前的所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)指定的第一虛擬頁(yè)面與所述待回填表項(xiàng)指定的第二虛擬頁(yè)面連續(xù)，擴(kuò)展前所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)指定的第一轉(zhuǎn)譯頁(yè)面與所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)指定的第二轉(zhuǎn)譯頁(yè)面連續(xù)，擴(kuò)展后的所述關(guān)聯(lián)表項(xiàng)適于將所述第一虛擬頁(yè)面與所述第二虛擬頁(yè)面中的虛擬地址轉(zhuǎn)譯為所述第一轉(zhuǎn)譯頁(yè)面和所述第二轉(zhuǎn)譯頁(yè)面中的轉(zhuǎn)譯地址。