[发明专利]细粒度转换鉴别

说明书

                       发明背景

发明领域

本发明涉及计算机系统，尤其涉及这样一些方法和装置，它们用于检测微处理器尝试动态地将指令从目标转换成主机指令集，以便写到存储已经被转换的目标指令的存储器。

现有技术的历史

最近，开发了一种新的微处理器，该微处理器将一个简单但非常快速的主机处理器(被称作“变体主机(morph host)”)和软件(被称作“代码变体软件(codemorphing software)”)组合起来，以便执行为处理器设计的应用程序，该处理器具有的一个指令集不同于变体主机处理器的指令集。变体主机处理器执行代码变体软件，该软件将应用程序动态地转换成能够实现原来软件的目的的主机处理器指令。当指令被转换时，它们被存储在一个转换缓冲器中，它们在该转换缓冲器中可以被加以执行，而无须进一步转换。虽然程序的初步转换缓慢，但是，一旦被转换，就可取消硬件执行程序通常所需的许多步骤。新的微处理器已经证明其执行转换“目标”程序的速度能够与“目标”处理器(程序为它而设计)一样快。

变体主机处理器包括许多硬件改进，这些改进使跨越目标处理器的已知状态的各个序列的目标指令被转换成主机指令、被存储以便进一步用于转换缓冲器中，并被测试以便确定转换指令是否将正确地执行。这些硬件改进允许缓冲转换执行的效果，直到执行获得成功。当被称作“委托”的一个程序中的执行成功时，内存存储和目标处理器状态被更新。通过将执行返回到目标处理器的已知状态存在的一系列指令的开端，这些硬件改进允许迅速、准确地处理在执行各个序列的主机指令期间发生的例外。将操作返回到目标状态已知的执行中的一个点被称作“重新运行”。Kelly等人的于1998年11月3日转让给本发明受让人的第5,832,205号美国专利“用于检测对正在被寻址的一个部件的物理性质推测失败的微处理器的内存控制器”中描述了新的微处理器。

新的处理器会产生的一个问题是：一些操作系统和目标处理器的应用可以写到存储在存储器中的目标指令。如果发生这种情况，则主机指令不再有效，这些主机指令是已经被重写的目标指令的转换。为了确保不使用无效的主机转换，新的处理器使用被称为“T位”的指示符。T位利用一个物理页面地址被存储在一个转换后备缓冲器(TLB)中。后备缓冲器存储的项目包括最近内存存取的虚拟与实体的内存地址，使存储器被存取的速度比通过页面表格更快。新处理器的TLB中的每个项目包括一个T位。只要被寻址的内存页面上的指令已被转换为主机指令，就设置该T位。如果对由T位保护的内存页面进行写尝试，则生成一个T位例外。T位例外使例外处理程序查找一个数据结构，该数据结构参考从T位所保护的页面上的目标指令转换的主机指令的地址。通过切断TLB项目的T位保护，例外处理程序使这些转换无效。

Kelly等人的于1996年8月22日提交的转让给本发明受让人的系列号为08/702,771的美国专利申请“高级微处理器的转换内存保护装置”中描述了关于使用T位的安排。

虽然使用TLB项目中的T位的安排有效地运作于多数情况中，但是，操作中的一些问题仍然保留着。这些问题中的一个问题是：某些目标处理器使用不在存储指令和数据的区域之间进行区别的操作系统。例如，“微软视窗”允许为指令指定的段和为数据指定的其他段被存储在相同的内存页面上。

如果发生这种情况，则尝试写入到这种内存页面上的数据会生成一个T位错误。即使写的数据不表示发生任何目标指令的变化，所产生的例外也会使由特殊T位保护的内存页面上的目标指令的转换变得无效。内存页面上的正确转换的无效大大减缓了新的微处理器的操作。

需要通过取消不受写到被T位保护的内存页面影响的转换的无效，并通过减少所采用的不会导致转换无效的T位陷阱的数量，来提高新的微处理器的操作速度。

                          发明概要

所以，本发明的一个目的是提供一种更快速的、可兼容的微处理器，能够按比其他微处理器更快的速度来运行应用程序和为其他微处理器设计的操作系统。