[发明专利]具有区域高速缓存支持的数据请求的有效处理

说明书

技术领域

本发明一般涉及数据处理系统，并且具体涉及集群共享存储器多处理器。更具体地，本发明涉及对集群共享存储器多处理器系统中的高速缓存存取进行排序。

背景技术

为了减少计算机系统内的全局带宽要求，许多现代共享存储器多处理器系统被集群。处理器被分成称为对称多处理节点(SMP节点)的组，使得相同SMP节点内的处理器可以共享物理机柜、电路板、多芯片模块或芯片，从而实现相同SMP节点中的处理器之间的低延时、高带宽通信。二级高速缓存连贯性协议采用此集群配置以通过首先将来自处理器的对于数据线的存储器请求广播至局部SMP节点，并且仅在必要时(例如，如果从对首先广播的响应判断所请求的线没有在区域SMP节点上高速缓存)将存储器请求发送至其它SMP节点来节约全局带宽。尽管该类型的二级高速缓存连贯性协议减少计算机系统全局带宽要求，但最终必须广播至其它SMP节点的存储器请求由于首先对于所请求的线来检查区域SMP节点而延迟，导致计算机系统消耗更多SMP节点带宽和功率。对于性能、可缩放性(scalability)和功耗而言，首先将存储器请求发送至最有可能找到高速缓存数据的共享存储器计算机系统的适当部分是重要的。

具有区域连贯性阵列(Region Coherence Array)支持的粗粒连贯性跟踪(Coarse-Grain Coherence Tracking)是一种可以改进基于广播的共享存储器多处理器系统的性能、可缩放性和功耗的技术。区域连贯性阵列以粗粒度跟踪连贯性状态，并使用该信息来发送存储器请求以便最小化请求延时、节约互连带宽并减少功耗。

由区域连贯性阵列促进的粗粒连贯性跟踪存在三个实施考虑因素：面积、延时和功耗。首先，需要使区域连贯性阵列稍大以便有效，以使得区域连贯性阵列将处理器的高速缓存分级结构中所含有的数据映射若干次。经验结果显示具有4KB区域的区域连贯性阵列需要至少四分之一数量的处理器的高速缓存分级结构的位置有效(假定128字节的高速缓存线)。因此，区域连贯性阵列消耗显著面积以便利粗粒连贯性跟踪。第二，部分地归因于其大小，可能需要与最低级高速缓存并行地存取区域连贯性阵列以最小化对外部请求添加的延时。当检测到高速缓存错过(cache miss)时使用区域连贯性状态来路由外部请求。第三，区域连贯性阵列可为功率需求极大的(power-hungry)。区域连贯性阵列的非平凡大小和与最低级高速缓存并行地存取的需要可导致显著的功耗。因此，功率浪费于在最低级高速缓存命中(hit)时存取区域连贯性阵列。

发明内容

公开了一种用于配置高速缓存系统以便有效地处理处理器请求的方法和系统。基于延时与功耗要求的权衡来配置一组高速缓存组件用于处理器存取，该高速缓存组件包括区域高速缓存、区域连贯性阵列和最低级高速缓存。选择高速缓存配置在高速缓存组件相对于彼此存取的顺序上不同于其它可能的配置。在许多配置中利用区域高速缓存以减少区域连贯性阵列的功耗、延时和带宽要求。在较大区域连贯性阵列之前(或与其同时)，通过处理器请求存取区域高速缓存，从而在减少功耗的同时将区域连贯性状态有效地提供至在区域高速缓存中命中的请求。

附图说明

参照附图，现在将仅通过示例的方式描述本发明的实施例，附图中：

图1是根据本发明的一个实施例的数据处理系统的方块图表示；

图2图示根据本发明实施例的区域高速缓存和该区域高速缓存在系统中相对于区域连贯性阵列和最低级高速缓存的可能布置；

图3是图示根据一个实施例的区域高速缓存相对于处理器和其它高速缓存组件的布置的第一高速缓存配置；

图4是图示根据一个实施例的区域高速缓存相对于处理器和其它高速缓存组件的布置的第二高速缓存配置；

图5是图示根据一个实施例的区域高速缓存相对于处理器和其它高速缓存组件的布置的第三高速缓存配置；

图6是图示根据一个实施例的区域高速缓存相对于处理器和其它高速缓存组件的布置的第四高速缓存配置；

图7是图示根据一个实施例的区域高速缓存相对于处理器和其它高速缓存组件的布置的第五高速缓存配置；

图8是根据一个实施例的高速缓存共享配置；

图9是图示根据一个实施例的第一高速缓存配置中的请求的处理的流程图；以及

图10是图示根据一个实施例的用于确定并实施高速缓存配置的方法的流程图。

具体实施方式