[发明专利]地址转换

说明书

技术领域

本发明涉及结合处理器使用的地址转换技术，该处理器能访问各独立的存储器部分，如单片存储器和外存储器，且该处理器用虚存储器工作。本发明在“单片系统(system-on-chip)”设备中有特殊应用，在该“单片系统”设备中，在同一集成电路内提供一处理器和一定量的存储器。

背景技术

单片系统设备，通常包括由单个半导体集成电路或芯片提供的处理器和一定量的随机存取存储器(RAM)。因为单片存储器能够提供的存储量有限，同一存储器级的更多的存储器可以由外部向该芯片提供，该处理器也能访问外部提供的存储器。

如果该处理器利用虚存储器工作，那么由处理器产生的地址是虚地址，不直接对应于处理器能访问的存储器的物理地址。可以用转换过程，把处理器产生的虚地址变换为物理地址。

要把虚地址转换为物理地址，从产生虚地址到访问相应存储器单元之间可能引起延迟。该延迟导致访问存储器时出现不希望的长的访问时间，反过来可能降低处理器的整体性能。

因此，需要降低从产生虚地址到访问对应于该地址的存储器区域之间的时间。具体说，需要降低访问特定存储器部分，例如单片存储器所用的时间，该存储器部分是处理器可访问的整个存储器的一子集。

发明内容

按照本发明，提供了一种处理器，用于为访问物理存储器而产生能变换为物理地址的虚地址，该物理存储器包括第一存储器部分和第二存储器部分，该两个存储器部分都是同一存储器级的一部分，该处理器包括：

产生一虚地址的产生装置；

把该虚地址的一部分变换为一局部的物理地址的变换装置；和

用该局部物理地址访问第一存储器部分中存储器的访问装置。

由于只需把该虚地址的一部分变换为一局部的物理地址，并用该局部物理地址访问第一存储器部分，所以与完整的转换相比，能够降低地址转换所用时间。这本身又能够加速对第一存储器部分的访问，改善处理器的整体性能。

该处理器的存储器可以有简单的一级排列，或者，该处理器的存储器可以排列为包括多级的分级结构，每一级保持该级下一级的数据的一子集。两种情形中不论哪一种，都通过把特定存储器级的存储器分成两个或多个存储器部分，例如把该种存储器部分视同单片存储器，能够使一个这些存储器部分成为一个快速访问的存储器部分。这样做是适当的，因为例如，存在防止把该存储器级的全部存储器由单片提供的物理制约。

最好是(在局部的转换是正确的情形)，该局部物理地址足以唯一地识别第一存储器部分内的存储器单元，但不是全部物理存储器内的存储器单元。这样，在假定需要的物理地址确实在第一存储器部分内的情形下，就能够确定，被访问的第一存储器部分中的地址是正确的。

在一个实施例中，对虚存储器和物理存储器，都用存储器分页，从而，一个地址可以包括帧号码及偏移，对相应的虚地址和物理地址，该偏移是相同的。于是，该局部物理地址，可以包括该物理帧号码的一部分(局部物理帧号码)和偏移。在本实施例中，变换装置可以包括查阅表，而查阅表的表目可以包括一个虚地址的部分帧号码和该物理地址的部分帧号码。

在某些情形中，例如事先知道，该虚地址映射到第一存储器部分，或该虚地址只映射到第一存储器部分，那么，局部的转换就足以识别正确的物理地址，在此情形中无需采取另外的动作。但是，在大多数的情形中，某一虚地址可能映射到物理存储器的任何地方，且事先不知道该虚地址映射到存储器的哪一部分。此时，需要进行检验，以确认(或否定)该局部的转换是正确的。因此，处理器还可以包括检验装置，用于检验被访问装置访问的某一物理地址是否与产生装置产生的虚地址对应。

如果检验装置确定，该局部的转换是正确的，那么无需采取校正动作。但是，如果检验装置确定该局部的转换是不正确的，那么需要采取适当的校正动作。该动作可以包括废弃或忽略访问装置读出的任何数据，从而，如果检验装置确定该局部的转换是不正确的，则处理器可以用于废弃或用于忽略从存储器读出的数据。

如果检验装置确定该局部的转换是不正确的(因为被访问装置访问的物理存储器地址不对应于产生装置产生的虚地址)，则检验装置最好能提供该虚地址映射到第一存储器部分中物理地址的新的映射。据此，如果该虚地址被再次使用(且该映射还没有被其他映射到相同物理地址的映射取代(superceded))，那么对应的物理地址应在第一存储器部分。因此，处理器还可以包括分配装置，用于响应检验装置的输出，把某一虚地址分配至第一存储器部分的某一物理地址。特别有利的是，此时产生的地址显示时间的局限性，就是说，同一地址在短的时间周期内趋向于被多次产生。