[發明專利]存儲管理裝置、存儲管理方法、處理器和計算機系統

在審

• 申請號: 201910907572.0
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN112631962A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 郝子軼;陳晨;項曉燕;朱峰
• 申請（專利權）人: 阿里巴巴集團控股有限公司
• 主分類號: G06F12/1027
• 分類號: G06F12/1027;G06F12/1009
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 劉靜

公開了一種存儲管理裝置、存儲管理方法、處理器以及計算機系統。存儲管理裝置包括：至少一個轉譯后備緩沖器，用于存儲多個緩存表項，多個緩存表項包括多個第1級緩存表項和多個第2級緩存表項；以及地址轉換單元，與至少一個轉譯后備緩沖器耦接，適于根據多個第1級緩存表項之一將轉譯請求指定的虛擬地址轉譯為相應的轉譯地址，或在多個第1級緩存表項均未命中轉譯請求時根據多個第2級緩存表項之一將轉譯請求指定的虛擬地址轉譯為相應的轉譯地址。本公開實施例可以根據轉譯請求指定的虛擬地址對多個緩存表項進行分級查找，從而減少地址轉譯過程中查找緩存表項所需的時間，使得處理器的效率、頻率和性能被提升、降低了功耗。

技術領域

本發明涉及處理器領域，更具體而言，涉及一種存儲管理裝置、存儲管理方法、處理器和計算機系統。

背景技術

在支持虛擬存儲機制的計算機系統中，可使用虛擬地址(也可稱為有效地址、邏輯地址、Virtual Address或簡稱為VA)來指定數據，并利用多個虛擬地址管理計算機系統的虛擬存儲空間。在訪問內存的過程中，需要將虛擬地址轉譯為物理地址(也可稱為實際地址、真實地址、Physical Address或簡稱為PA)。為了實現地址轉譯，計算機系統需要存儲大量的表項，每個表項用于將指定范圍的虛擬地址轉譯為相應的物理地址。

為了加快地址轉譯過程，可以采用轉譯后備緩沖器(Translation Look-asideBuffer,TLB)將計算機系統中存儲的一部分表項進行緩存，以避免每次地址轉譯過程均需要從計算機系統中存儲的全部表項中進行查找。如果待轉譯的虛擬地址與TLB緩存的表項之一匹配(稱為命中、匹配或hit)，計算機系統可以直接利用TLB實現地址轉譯，而無需在TLB外部進行表項查找。

對高性能的處理器而言，程序動態訪問的虛擬地址的范圍可能很廣，為了盡可能的提高地址轉譯效率，TLB中存儲的緩存表項的總數目被不斷加大，以使TLB映射的地址范圍被擴大、TLB的命中率被提升；另一方面，高性能的處理器對頻率要求也很高、地址轉譯是出現頻率極高的操作過程。

在傳統方案中，地址轉譯過程通常需要在多個緩存表項中逐一查找與待轉譯的虛擬地址匹配的緩存表項，當TLB中存儲了大量的緩存表項時,地址轉譯過程產生的較大延時會阻礙處理器頻率的進一步提升、影響處理器的效率和性能；在較多的緩存表項中查找與轉譯請求匹配的緩存表項的過程也會產生較大的功耗。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供一種存儲管理裝置、存儲管理方法、處理器和計算機系統，以解決以上問題。

為了達到這個目的，第一方面，本發明提供一種存儲管理裝置，包括：至少一個轉譯后備緩沖器，用于存儲多個緩存表項，所述多個緩存表項包括多個第1級緩存表項和多個第2級緩存表項；以及地址轉換單元，與所述至少一個轉譯后備緩沖器耦接，適于根據所述多個第1級緩存表項之一將轉譯請求指定的虛擬地址轉譯為相應的轉譯地址，或在所述多個第1級緩存表項均未命中所述轉譯請求時根據所述多個第2級緩存表項之一將所述轉譯請求指定的虛擬地址轉譯為相應的轉譯地址。

在一些實施例中，每個所述緩存表項由多個寄存器存儲，所述多個寄存器包括：第一寄存器，用于存儲虛擬地址標簽，以指示該緩存表項映射的虛擬頁；以及第二寄存器，用于存儲轉譯地址標簽，以指示所述虛擬頁映射的轉譯頁，每個所述緩存表項映射的虛擬頁和轉譯頁的頁面尺寸一致。

在一些實施例中，存儲管理裝置還包括控制單元，與所述地址轉譯單元耦接，并適于：當所述多個緩存表項的虛擬地址標簽均未命中所述轉譯請求指定的虛擬地址時，從根頁表中獲取與所述轉譯請求指定的虛擬地址匹配的待回填表項，將所述待回填表項寫入所述至少一個轉移后備緩沖器。