[发明专利]利用虚存机制对片上异构存储资源动态分配的方法

权利要求书

1.一种利用虚存机制对片上异构存储资源动态分配的方法，其特征在于：通过对应用 程序执行过程中处理器内核对数据Cache访问的跟综，得到包括全局数据、堆栈数据、堆数 据以及常量池数据在内的Cache冲突的数据段缺失的时间和空间分布，由该时间和空间分 布得到数据Cache的时隙冲突图并对其进行数学抽像，根据能耗目标函数、性能目标函数 分别利用整数非线性规划的方法选出系统总能耗最优时每个数据页的状态，其中所述系统 包含微处理器内核、SPM、数据Cache和指令Cache、DMA、高速AHB总线和外设APB 总线，得到每个时隙中最有优化价值数据页的页号，利用迭代求解方法，对时隙大小进行 调整，根据每个时隙中需要优化的数据页和调整后的时隙大小信息，在程序执行中通过时 钟中断，在每个均分的时隙中通过数据SPM控制器实现包括页表项入口的修改、直接内存 访问DMA控制器的配置将引起数据Cache冲突的地址空间动态重映射到数据SPM存储器 中，消除数据Cache冲突带来的额外访存。

2.根据权利要求1所述的利用虚存机制对片上异构存储资源动态分配的方法，其特征 在于：得到数据Cache的时隙冲突图后，利用程序执行时表现出来的时间局部性将一段时 间内最频繁引起数据Cache冲突的地址空间重映射到数据SPM存储器中，而在其收益不大 时映射回主存。

3.根据权利要求1所述的利用虚存机制对片上异构存储资源动态分配的方法，其特征 在于：虚存机制是在旁路转换缓冲TLB中增加S位，用于标志需要优化的数据页内容在数 据SPM存储器中，减少额外Cache比较的能耗开销，同时，修改旁路转换缓冲TLB使之支持 对512Byte/虚存页以及256Byte/虚存页，从而将频繁引起数据Cache冲突的部分抽离出 来，而避免对大量优化价值不大的地址空间做重映射。

4.根据权利要求1所述的利用虚存机制对片上异构存储资源动态分配的方法，其特征 在于：直接内存访问DMA控制器在数据SPM控制器的配置下将数据块动态换入换出数据 SPM存储器，直接内存访问DMA控制器利用了主存SDRAM与片上高速总线AHB的BURST特 性，从而降低了传输的成本与中断延时，避免对指令Cache以及数据Cache的二次污染。

5.根据权利要求4所述的利用虚存机制对片上异构存储资源动态分配的方法，其特征 在于：在数据SPM控制器中增加了一组专用于记录写回地址、写脏情况以及虚存页大小的 数据SPM控制寄存器：

1)该组寄存器将负责在某虚存页重映射在数据SPM存储器时记录其对应的主存地址， 此地址将在该虚存页被换出SPM存储器时作为直接内存访问DMA控制器的目的地址；

2)该组寄存器中负责记录写脏情况的位用来表示该页在映射到SPM存储器后是否发 生写操作，如果该页被写脏，需在下一时隙开始前将内容换出至主存，以保持数据一致性， 数据SPM控制器根据写脏位决定是否使能直接内存访问DMA控制器；

3)该组寄存器中负责记录虚存页大小的位将用于配置直接内存访问DMA控制器搬运 长度。