[其他]可用實地址及虛地址尋址的高速緩沖存貯器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 85108184
• 申請日: 1985-10-30
• 公開（公告）號: CN1003680B
• 公開（公告）日: 1989-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 帕特里克·W·鮑夏特
• 申請（專利權(quán)）人: 得克薩斯儀器公司
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 顏承根

一種可由實地址及虛地址尋址的高速緩沖存貯器包括高速緩沖數(shù)據(jù)存貯器［６４］及標(biāo)記存貯器［６６］。標(biāo)記存貯器［６６］包括虛標(biāo)記存貯器［６８］及實標(biāo)記存貯器［７０］。實標(biāo)記存貯器及虛標(biāo)記存貯器都可用地址信號的最低有效位（ＬＳＢ）尋址以輸出與存貯在高速緩沖數(shù)據(jù)存貯器［６４］內(nèi)的數(shù)據(jù)相連系的地址的標(biāo)記部分。開關(guān)［７８］在存貯器［６８］及［７０］的輸出間選擇，并由裁決單元［８８］控制。

本發(fā)明一般地與高速緩沖存貯器有關(guān)，且更具體地與高速緩沖存貯器（Cache）用實地址（Physical address）及虛地址（Virtual address）的可尋址性有關(guān)。

高速緩沖存貯器已用于現(xiàn)代計算機系統(tǒng)以便使該系統(tǒng)以主存貯器所能支持的大容量在更高的執(zhí)行速度下工作。高速緩沖存貯器貯存有中央處理機容易存取的有限數(shù)目的指令或數(shù)據(jù)字。在從存貯器獲得數(shù)據(jù)或指令時首先檢查高速緩沖存貯器，以確定其中是否存有信息。如信息存于其中，則信息可以從高速緩沖存貯器中讀出，否則，信息將從主存貯器讀出。當(dāng)信息必須從主存貯器讀出時，然后將此新信息存于高速緩沖存貯器中并代替其中已存在的信息。為了決定在高速緩沖存貯器中要代替的信息，要作出有關(guān)決定，在高速緩沖存貯器內(nèi)所存貯的數(shù)據(jù)及指令中哪些是最近最少存取的或“最近最少使用的”。這樣做后，最常用的數(shù)據(jù)或指令將可在高速緩沖存貯器中統(tǒng)計地得到，因而增加給出系統(tǒng)的執(zhí)行速度。

在利用最近最少使用系統(tǒng)時，需要在給出的高速緩沖存貯器內(nèi)的不同的寄存器之間確定優(yōu)先。為了完成這點，在過去已有不同的方法在應(yīng)用，諸如頒發(fā)給張士哲（Shih-Jeh Chang）并轉(zhuǎn)讓給美國電話電報公司拜爾實驗室的美國專利4，458，310號中所公開的內(nèi)容。主要地是，需要應(yīng)用附加存貯器來貯存對應(yīng)于不同的數(shù)據(jù)寄存器的優(yōu)先的信息。用指示字或類似物使這點很方便。然而實踐證明，執(zhí)行最近最少使用系統(tǒng)是困難的，并需要大量的電路及耗時的處理技術(shù)。

除去確定在高速緩沖存貯器中已知存貯位置的優(yōu)先外，當(dāng)在有多高速緩沖存貯器的多處理機的系統(tǒng)中使用時，高速緩沖存貯器的尋址也出現(xiàn)問題。在此形式的系統(tǒng)中，主存貯器及高速緩沖存貯器以實尋址方法工作，而多處理機以虛尋址方法工作。故為了訪問其有關(guān)的高速緩沖存貯器，處理機必須將虛尋址翻譯為實尋址。這樣做的缺點是需要用預(yù)定數(shù)量的處理時間來完成翻譯工作，因而降低了執(zhí)行速度。故最好有能識別虛和實地址的高速緩沖存貯器，以便用一個高速緩沖存貯器就能直接利用任一種方式的地址，因而消除了將虛地址翻譯為實地址的時間。

在制造高速緩沖存貯器時，必須是所有可存取的存貯器位置都是可用的以便當(dāng)將存貯器合并入一系統(tǒng)時不致引進錯誤。雖然在N路相聯(lián)組中可以允許有故障的位置，但是首先需要使該有故障位置不起作用，以便不要試圖將數(shù)據(jù)存于其中或?qū)?shù)據(jù)從中讀出。在已知技術(shù)中通過確定哪一個數(shù)據(jù)寄存器在系統(tǒng)加上電源后是有故障的，及將此信息存于存貯器內(nèi)，使這一點很方便。然后利用電路來禁止訪問高速緩沖存貯器的故障部分。這種方式的系統(tǒng)在1983年6月13～16日舉行的第十屆關(guān)于計算機總體設(shè)計的會議上帕特森（Patterson）等的“關(guān)于減少指令組計算機（RISC）的超大規(guī)模集成電路指令高速緩沖存貯器的總體設(shè)計”一文中作了說明。然而，這需要復(fù)雜電路且在啟動系統(tǒng)之前掃描該系統(tǒng)。

鑒于以上缺點，需要一種總體設(shè)計能允許一系統(tǒng)直接通過實地址或虛地址與一高速緩沖存貯器通信，并以可靠及有效方式?jīng)Q定在給出的高速緩沖存貯器內(nèi)那一個數(shù)據(jù)寄存器為最近最少存取數(shù)據(jù)的。