[發明專利]一種基于緩存劃分及回滾的處理器瞬態攻擊防御方法

有效

• 申請號: 202010053240.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111241010B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 武成崗;王喆;唐博文;賈力陳;謝夢瑤
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F12/0897
• 分類號: G06F12/0897;G06F12/0877;G06F12/084
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

1.一種緩存管理方法，用于包含一級或者多級緩存的處理器，每級緩存包括至少一個緩存組；其特征在于，

所述緩存管理方法包括：

將每個緩存組的緩存空間劃分為持續小組和臨時小組，所述持續小組和臨時小組包括一個或者多個緩存行；

在所述緩存中持續小組的數據塊被投機的訪存裝載指令裝載進來的數據塊踢出持續小組時，將被踢出的數據塊裝入與該持續小組位于同一緩存組的臨時小組；

在投機的訪存裝載指令投機失敗時，將被該投機的訪存裝載指令裝載進來的數據塊踢出持續小組的數據塊回滾到其在被踢到臨時小組前位于持續小組內的原始位置。

2.根據權利要求1所述的緩存管理方法，其特征在于，所述緩存管理方法還包括：

在所述緩存中存儲每個緩存行對應的投機狀態標記，其中，投機狀態標記的第一狀態值指示該緩存行的數據塊是由投機的訪存裝載指令裝載進來的，投機狀態標記的第二狀態值指示該緩存行的數據塊由非投機的訪存裝載指令裝載進來的；

在投機的訪存裝載指令投機成功的情況下，將由該投機的訪存裝載指令裝載進來的數據塊所在的緩存行對應的投機狀態標記由第一狀態值修改為第二狀態值。

3.根據權利要求2所述的緩存管理方法，其特征在于，所述緩存管理方法還包括：

在所述緩存中存儲臨時小組內每個緩存行對應的原始位置標記，所述原始位置標記用于指示該緩存行的數據塊在被踢到臨時小組前位于持續小組內的原始位置；

在所述緩存中存儲臨時小組內每個緩存行對應的重排序索引標記，所述重排序索引標記用于指示將該緩存行的數據塊由持續小組踢到臨時小組的投機的訪存裝載指令在重排序緩沖器中對應的重排序索引；

其中，在投機的訪存裝載指令投機成功時，根據該投機的訪存裝載指令在重排序緩沖器中對應的重排序索引，尋找重排序索引標記中記錄的值等于該重排序索引的緩存行，將該緩存行對應的重排序索引標記清空，

或者，在投機的訪存裝載指令投機失敗時，根據該投機的訪存裝載指令在重排序緩沖器中對應的重排序索引，尋找重排序索引標記中記錄的值等于該重排序索引的緩存行，根據該緩存行對應的原始位置標記將該緩存行的數據塊回滾到其在被踢到臨時小組前位于持續小組內的原始位置。

4.根據權利要求3所述的緩存管理方法，其特征在于，所述緩存管理方法還包括：

在臨時小組內相應的緩存行對應的重排序索引標記不為空但該緩存行的數據塊將要被踢出臨時小組的情況下，根據該緩存行對應的原始位置標記將該緩存行的數據塊回滾到其在被踢到臨時小組前位于持續小組內的原始位置，讓將其踢出持續小組的數據塊被踢到下一級存儲介質，下一級存儲介質是下一級緩存或者主存。

5.根據權利要求1至4任一項所述的緩存管理方法，其特征在于，所述緩存管理方法還包括：在所述緩存中持續小組的數據塊被非投機的訪存裝載指令裝載進來的數據塊踢出持續小組時，將被踢出的數據塊踢到下一級存儲介質。

6.根據權利要求1至4任一項所述的緩存管理方法，其特征在于，所述緩存管理方法還包括：

在所述緩存中存儲每個緩存行對應的線程號標記，通過線程號標記指示裝載數據塊到該緩存行的線程ID；

在裝載數據塊到緩存行的投機的訪存裝載指令的投機過程還未確定而與裝載數據塊到該緩存行的線程ID不一致的其他線程要訪問該緩存行時，延遲訪問結果的傳輸直到該投機的訪存裝載指令的投機過程已經確定，其中，在確定該投機的訪存裝載指令投機成功時，傳輸的訪問結果為命中，在確定該投機的訪存裝載指令投機失敗時，傳輸的訪問結果為未命中。

7.根據權利要求1至4任一項所述的緩存管理方法，其特征在于，所述緩存管理方法還包括：

通過計數器分別統計每個持續小組和臨時小組發生緩存未命中的次數；

當同一緩存組的持續小組和臨時小組中任一小組發生緩存未命中次數超過預設次數閾值且兩個小組發生緩存未命中的比例差超過預設比例差閾值時，動態調整該組中持續小組和臨時小組所包含的緩存行的數量。