[發(fā)明專利]基于合并地址差值序列的CPU緩存數(shù)據(jù)預(yù)取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110962555.4
• 申請日: 2021-08-20
• 公開（公告）號: CN113656332B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣實(shí)知;慈軼為;楊秋松;李明樹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海高等研究院
• 主分類號: G06F12/0862
• 分類號: G06F12/0862;G06F12/0882;G06F12/0811;G06F12/0842
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 楊怡清

1.一種基于合并地址差值序列的CPU緩存數(shù)據(jù)預(yù)取方法，其特征在于，包括：

步驟S0：提供與待預(yù)取的數(shù)據(jù)緩存相連的歷史信息表(1)、差值映射數(shù)組(2)和差值序列段子表(3)，其中差值映射數(shù)組(2)和差值序列段子表(3)構(gòu)成了動態(tài)映射模式表；

步驟S1：利用待預(yù)取的數(shù)據(jù)緩存來獲取來自于CPU的一個核心的訪存請求的序列，以通過旁路收集該序列中的當(dāng)前的訪存信息，所述訪存信息包括訪存地址和其對應(yīng)的PC，PC為程序計數(shù)器值；在每一次收集到當(dāng)前的訪存信息時試圖從歷史信息表(1)中獲取信息來更新得到當(dāng)前差值序列段；在得到當(dāng)前差值序列段時根據(jù)當(dāng)前差值序列段更新所述歷史信息表(1)、差值映射數(shù)組(2)和差值序列段子表(3)，同時去除其首項(xiàng)差值以得到待預(yù)測差值序列；

步驟S2：利用待預(yù)測差值序列去多重匹配動態(tài)映射模式表中保存的完整序列段的前綴子序列，所述的多重匹配是指先查詢命中動態(tài)映射表中的差值映射數(shù)組(2)的數(shù)據(jù)項(xiàng)，再與差值序列段子表(3)中對應(yīng)的數(shù)據(jù)組的各數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行匹配，其中匹配標(biāo)簽的長度為多種，從而得到最佳匹配的完整序列段和對應(yīng)的預(yù)測目標(biāo)差值；

步驟S3：將當(dāng)前的訪存信息中的訪存地址加上所述預(yù)測目標(biāo)差值得到預(yù)測目標(biāo)地址，將其發(fā)送給缺失狀態(tài)處理寄存器等待對預(yù)測目標(biāo)地址進(jìn)行訪存，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)預(yù)取。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于合并地址差值序列的CPU緩存數(shù)據(jù)預(yù)取方法，其特征在于，所述歷史信息表(1)用于存儲多項(xiàng)的歷史信息表記錄，每項(xiàng)歷史信息表記錄包括PC標(biāo)簽、頁標(biāo)簽、上次的頁內(nèi)偏移、合并地址差值序列段和有效位，所述歷史信息表(1)以PC低位為索引，并保存PC的高位部分作為PC標(biāo)簽；

所述差值映射數(shù)組(2)由一塊多項(xiàng)全相連緩存組成，所述差值映射數(shù)組(2)包括多個數(shù)據(jù)項(xiàng)，每個數(shù)據(jù)項(xiàng)包括首項(xiàng)差值、置信數(shù)和有效位；

所述差值序列段子表(3)由一塊多路組相連的緩存組成，其數(shù)據(jù)組的數(shù)量與差值映射數(shù)組(2)的數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)量一致，每個數(shù)據(jù)組具有多個數(shù)據(jù)項(xiàng)，每個數(shù)據(jù)項(xiàng)包括差值序列段、置信數(shù)和有效位；

差值映射數(shù)組(2)和差值序列段子表(3)均以統(tǒng)計得到的各數(shù)據(jù)項(xiàng)的命中次數(shù)的處理結(jié)果作為其置信數(shù)；差值序列段子表(3)的數(shù)據(jù)組與差值映射數(shù)組(2)中的數(shù)據(jù)項(xiàng)的編號一一對應(yīng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于合并地址差值序列的CPU緩存數(shù)據(jù)預(yù)取方法，其特征在于，在所述步驟S1中，根據(jù)當(dāng)前的訪存信息試圖從歷史信息表(1)中獲取對應(yīng)于同一PC和頁地址的合并地址差值序列段和上次的頁內(nèi)偏移，并在成功獲取到的合并地址差值序列段和上次的頁內(nèi)偏移時，根據(jù)合并地址差值序列段、上次的頁內(nèi)偏移和當(dāng)前的訪存信息更新得到當(dāng)前差值序列段。