[發明專利]用于多線程式模式中的功率降低的方法和裝置

在審

• 申請號: 202010836401.6
• 申請日: 2016-09-21
• 公開（公告）號: CN112114934A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 安東尼·J·比貝爾
• 申請（專利權）人: 超威半導體公司
• 主分類號: G06F9/455
• 分類號: G06F9/455;G06F9/50
• 代理公司: 上海勝康律師事務所 31263
• 代理人: 李獻忠;張華

描述一種用于降低多線程內容可尋址存儲器中的動態功率消耗的方法和裝置。所述裝置包括第一輸入端，所述第一輸入端被配置為接收對應于第一線程的第一虛擬地址；第二輸入端，所述第二輸入端被配置為接收對應于第二線程的第二虛擬地址；寄存器組，所述寄存器組包括多個寄存器，每個寄存器被配置為存儲映射到多個物理地址中的一者的二進制字；第一比較器組，所述第一比較器組包括第一多個比較器，每個比較器以完全關聯配置聯接到所述多個寄存器中的相關聯寄存器；第二比較器組，所述第二比較器組包括第二多個比較器，每個比較器以完全關聯配置聯接到所述多個寄存器中的相關聯寄存器。輸入到每個比較器組的虛擬地址在對應線程未被選擇時維持其前一值。

本申請是申請號為201680088379.3、申請日為2016年9月21日、發明名稱為“用于多線程式模式中的功率降低的方法和裝置”的發明專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求2016年8月17日提交的美國非臨時專利申請第15/238,920號的權益，所述申請的全部內容通過引用并入文中。

背景技術

相比計算系統受限于管理計算系統可訪問的實際存儲器，虛擬存儲器允許計算系統更好地管理存儲器。例如，作為存儲器映射機制的虛擬尋址允許計算系統分配非鄰接區域到特定應用程序，同時使應用程序看似被分配存儲器的一個鄰接區域。另外，虛擬存儲器功能允許計算系統分配比計算系統中實際可用的存儲器更多的存儲器到應用程序。每當應用程序引用實現虛擬存儲器的系統上的存儲器地址(例如，虛擬地址(VA))時，將地址轉換為引用實際存儲器位置的物理地址(PA)。因為應用程序與存儲器頻繁相互作用，虛擬存儲器系統內的低效和無彈性可引起性能退化。

通過虛擬尋址，處理器可使用通過虛擬地址到物理地址的轉換產生的物理地址來訪問存儲器。為了加速虛擬地址到物理地址的轉換進程，處理器可使用轉換后備緩沖器(TLB)，所述緩沖器是高速緩存虛擬地址到物理地址的轉換的內容可尋址存儲器(CAM)加上隨機訪問存儲器(RAM)結構。

因此，TLB是在計算系統中用于高速緩存虛擬-到-物理地址轉換和操作系統(OS)-頁面-粒度元數據(例如，讀取/寫入許可)的硬件結構。TLB對計算系統中的性能可擴展性至關重要，因為TLB是在每次存儲器訪問后查找，TLB位于關鍵路徑中，并且每個處理器核心或加速器具有自身的TLB。

微處理器實現多個線程，以便削減單元數目，由此通過利用微處理器中可成為“死”周期，而導致系統看似存在多個處理器。在微處理器中的許多位置處，用線程標識符(ID)標記管道狀態，并且處理器中的現有資源在線程之間共享。此資源共享削減單元數目，但可能相對于功率來說價格高昂，尤其在大量電路活動在線程之間各不相同的情況下。

例如，圖1示出實現CAM 102的多線程系統100的框圖。CAM102包括單組寄存器104，所述寄存器聯接并且對應于單組比較器106以用于執行寫入和查找操作。多線程系統100還包括線程0(T0)和線程1(T1)，每個線程包括自身的搜索數據寄存器111和112，所述寄存器存儲地址或標簽以便輸入到CAM 102。每個線程的所存儲標簽被輸入到多工器114，所述多工器基于“T1啟用”位而選擇其中一個標簽以輸入到CAM 102。接著，輸入地址116(即，所選標簽)被提供到CAM 102。一旦使用輸入地址116執行查找操作，CAM 102基于在寄存器組104中存儲的CAM條目而輸出匹配結果117(例如，“命中”或“未命中”)。最后，匹配結果117通過AND門118與“任何線程有效”位執行AND操作，從而確保線程(例如，線程0或1)中的一者在輸出匹配結果117作為輸出119之前有效。