[其他]多處理機公用的流水線超高速緩沖存儲器

無效

• 申請號: 85107692
• 申請日: 1985-10-19
• 公開（公告）號: CN85107692A
• 公開（公告）日: 1987-05-06
• 發明（設計）人: 詹姆斯·W·基利;索馬斯·F·約斯
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾信息系統公司
• 主分類號: G06F9/30
• 分類號: G06F9/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 欒本生

本發明涉及計算機系統和多處理機系統。更具體地說，本發明是涉及含有一個超高速緩沖存儲器系統的多處理機系統。

眾所周知，超高速緩沖存儲器不論對于小的還是大的，單處理機還是多處理機系統，在增加其解題能力上都一直具有很高的效力。在多處理機系統中，通常用兩種方式來構成超高速緩沖存儲器。第一種是公用超高速緩沖存儲結構，在此中一個或幾個主存儲器模塊利用一個超高速緩沖存儲器。系統里的所有處理機都可對它進行存取。第二種結構是專用超高速緩沖存儲裝置，在此中的超高速緩沖存儲器只服務于單個處理機。Michael????Dubois和Fay????A.Briggs，在IEEE????Transactions????on????Computers，Volume????C-31，NO.11，November，1982中，以“Effects????of????Cache????Coherency????in????Multipro-cessors”為題描述了這些結構。

此外，人們還曾把多處理機系統設計得共用一個包括超高速緩沖存儲器的公用控制器。美國專利4，378，591和4392，200都是這些類型系統的例子。在這些系統中，各個處理單元接到公用總線并包括一個判優電路，用來分配訪問超高速緩沖存儲器所用的總線周期。人們還發現在解決各處理機的存取沖突方面化了許多時間。從而除了增加系統的復雜性之外，這本身也降低了系統的效能。

另外，在美國4，378，591專利所公開的系統中，在超高速緩沖存儲器系統里還包括其它一些總線周期申請源，比如先進先出（FIFO）存儲器。這個設備必須根據一個優先級，通過局部總線獲得對超高速緩沖存儲器的存取。對FIFO給予一個比處理單元更高的優先權，以便使信息的傳送（通常是主存儲器的寫數操作）得以從先進行。也就是說，對操高速緩沖存儲器的修改操作給予一個比處理機請求更高的優先權，于是進一步降低了系統的效能。

一個先有的單處理機系統利用了一個存儲器系統，它包括一個超高速緩沖存儲器和用全分段流水線實現的主存儲器。該系統是單個的個人計算機系統，因此只能供單用戶系統使用。關于這種系統的討論，可參考Douglas????W.Clark，Butler????W.Lampson和Kenneth????A.Pier所寫的文章，題為“The????Memory????System????of????a????High-performance????Personal????Computer”利登在IEEE????Trcvnsactions????on????Computers，Volume????C-30，NO.10，October????1981。

因此，本發明的主要目的是：提供一種能夠處理多源請求的高效能超高速緩沖存儲系統。

本發明的另一個目的是提供一種若干個獨立的操作源在無沖突的基能上能共享一個超高速緩沖存儲器的系統。

本發明提出的最佳實施方案達到了上述的目的和優點。按照本發明，構成一個具有兩級流水線的超高速緩沖存儲器子系統，使包括一定數目獨立操作的中央處理單元的多個源可以共享這兩級流水線。當第二級流水線執行從超高速緩沖存儲器取出所要數據并把它們送給源的時候，第一級流水線則為查找目錄和比較操作提供數據。超高速緩沖存儲器還包括定時和控制裝置，它與請求源相聯，對每個處理單元分配時間片，使它們的操作偏移一個流水線級。

通過超高速緩沖存儲器控制裝置同步各個源的操作，有效地消除了各源之間的沖突機會，從而增加了系統的效能。這樣，超高速緩沖存儲器不斷地循環讓所有的源進行無沖突的流水線操作。

另外，在該最佳實施方案中，對每個中央處理單元的程序作這樣的安排，使之其需用的時間片少于超高速緩沖存儲單元分配給它的所有時間片。也就是說，在該最佳實施方案中，每個中央處理機每隔一個時間片要求分配給它一個。剩下的時間片用于其它一些源。在該最佳實施方案中，一個這種其它源是先進先出（FIFO）緩沖器，它處理修改和替換請求。本發明的裝置使這些請求能在自由時間片內以保證緩沖器不會溢出的速率得到處理。