[發明專利]高速緩存存儲設備及其操作方法、包括高速緩存存儲設備的系統

在審

• 申請號: 202011264612.3
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN113204501A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 朱炫煜
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: G06F12/0811
• 分類號: G06F12/0811;G06F12/0842;G06F12/0875
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

公開了一種高速緩存存儲設備，包括高速緩存電路和路徑預測電路。高速緩存電路生成指示與訪問地址相對應的目標數據是否存儲在高速緩存行中的高速緩存命中信號，并且在路徑預測模式下基于指示候選路徑的候選路徑信號，主要針對候選路徑執行當前高速緩存訪問操作。路徑預測電路基于在先前的高速緩存訪問操作期間提供的高速緩存命中信號，通過累積指示目標數據是否存儲在一個路徑中的高速緩存命中結果和指示目標數據是否存儲在一個候選路徑中的路徑預測命中結果，存儲累積信息。路徑預測電路在路徑預測模式下基于累積信息，通過確定當前高速緩存訪問操作的候選路徑，生成候選路徑信號。

相關申請的交叉引用

本申請要求2020年1月30日向韓國知識產權局(KIPO)提交的韓國專利申請No.10-2020-0010921的優先權，其全部內容以引用方式并入本文中。

技術領域

本發明構思的示例性實施例總體上涉及半導體集成電路，并且更具體地，涉及高速緩存存儲設備，包括該高速緩存存儲設備的系統以及操作該高速緩存存儲設備的方法。

背景技術

訪問處理器的高速緩存存儲設備消耗大量功率。高速緩存存儲設備包括具有多個集合的數據陣列，使得每個集合包括多個高速緩存行(例如，存儲位置)。高速緩存存儲設備還包括多條路徑，使得每條路徑都包括與多個高速緩存行相對應的驅動器。響應于訪問高速緩存存儲設備中存儲的數據的指令，與多條路徑相對應的所有驅動器被啟用(例如，被激活)以將數據陣列的特定集合驅動到多路復用器。

與啟用所有驅動器的并行地(例如，并發地)，執行標簽查找操作，以識別數據陣列內的特定高速緩存行。基于標簽查找操作的結果，選擇經由單個驅動器(對應于單個高速緩存行)提供的數據作為多路復用器的輸出。假設基于該指令僅輸出來自單個高速緩存行的數據，則針對集合驅動所有路徑并執行標簽查找操作可能會導致功耗低效。

發明內容

根據本發明構思的示例性實施例，高速緩存存儲設備包括高速緩存電路和路徑預測電路。高速緩存電路包括多條路徑，并且多條路徑中的每一條包括與多個集合相對應的多個高速緩存行。高速緩存電路生成指示與訪問地址相對應的目標數據是否存儲在多個高速緩存行中的高速緩存命中信號，并且在路徑預測模式下基于指示所述多條路徑中的候選路徑的候選路徑信號，針對所述候選路徑執行當前高速緩存訪問操作。路徑預測電路基于在多個先前的高速緩存訪問操作期間提供的高速緩存命中信號，通過累積指示目標數據是否存儲在多條路徑之一中的高速緩存命中結果和指示目標數據是否存儲在候選路徑中的一條中的路徑預測命中結果，存儲累積信息。路徑預測電路在路徑預測模式下基于累積信息，通過確定當前高速緩存訪問操作的候選路徑，生成候選路徑信號。

根據本發明構思的示例性實施例，一種系統包括：一個或多個處理器；主存儲設備，被配置成存儲由一個或多個處理器使用的數據；以及高速緩存存儲設備，被配置成存儲主存儲器中存儲的數據的一部分，并且被配置成在一個或多個處理器訪問主存儲設備之前被一個或多個處理器訪問。高速緩存存儲設備包括高速緩存電路和路徑預測電路。高速緩存電路包括多條路徑，并且多條路徑中的每一條包括與多個集合相對應的多個高速緩存行。高速緩存電路生成指示與訪問地址相對應的目標數據是否存儲在多個高速緩存行中的高速緩存命中信號，并且在路徑預測模式下基于指示所述多個路徑中的候選路徑的候選路徑信號，針對所述候選路徑執行當前高速緩存訪問操作。路徑預測電路基于在多個先前的高速緩存訪問操作期間提供的高速緩存命中信號，通過累積指示目標數據是否存儲在多條路徑之一中的高速緩存命中結果和指示目標數據是否存儲在候選路徑中的一條中的路徑預測命中結果，存儲累積信息。路徑預測電路在路徑預測模式下基于累積信息，通過確定當前高速緩存訪問操作的候選路徑，生成候選路徑信號。