[发明专利]以高性能方式从CPU或处理单元中访问物理存储器的方法和装置

说明书

本申请是PCT国际申请号为PCT/US2005/042154、国际申请日为2005年11月17日，中国国家申请号为200580046263.5，题为“以高性能方式从CPU或处理单元中访问物理存储器的方法和装置”的申请的分案申请。

领域

本发明涉及处理器领域，尤其涉及用处理元件来访问存储器。

背景

随着处理资源的日益增加，对于在单个微处理器上运行多个软件应用程序和操作系统的要求也已随之增加。通常被称为虚拟机扩展(VMX)体系结构的环境向各软件应用程序和操作系统分配单个处理器的资源。因此，单个微处理器或多个处理元件的资源可以在多个操作系统和多个应用程序之间划分，这就允许用户潜在地增加在计算平台上对这些处理器或处理元件的利用。

通常在VMX环境中，虚拟机监控器(VMM)程序与诸如虚拟机(VM)程序等一个或多个软件程序以及一个或多个微处理器相接口。虚拟机(VM)可以包括诸如操作系统(OS)或其他软件应用程序等客机软件。通常，为允许多个VM在单个处理器上运行，在存储器内存储与该VMM和每个VM程序有关的状态信息和控制信息。

普遍用于存储这一状态和控制信息的一种结构是虚拟机控制结构(VMCS)。在微处理器中存储VMCS能够潜在地对该VMCS体系结构进行特定寻址；因此，VMCS通常位于主系统存储器的一部分内。

然而，在系统存储器中定位VMCS通常会造成对使用虚拟存储器寻址的微处理器的寻址限制。通常，利用虚拟存储器的微处理器为要取出或写入的存储器位置生成线性地址。该线性地址由微处理器内的翻译单元翻译成系统存储器中各存储器位置的物理地址。虽然可以按此方式对系统存储器的VMCS部分进行寻址，但是诸如页错误等翻译过程中的差错在VMX环境中是难以处理的。因此，诸如VMWRITE、VMREAD和其他VMX指令之类的许多指令对系统存储器中的存储器位置进行物理寻址，而不是提供要被翻译的线性地址。

在利用虚拟存储器分页的微处理器中，VMX指令需要直接访问物理存储器而无需线性至物理地址的翻译。然而，当前的系统通常要求在对存储器的直接物理地址访问能够进行之前禁用虚拟存储器分页并转储清除线性至物理地址翻译缓冲器。禁用分页及转储清除翻译缓冲器所需的时间量通常会招致较长执行时间的惩罚。

附图简述

本发明以示例的方式示出，且并不旨在受到附图中各图的限制。

图1示出了带有两个虚拟机、虚拟机监控器、处理器和系统存储器的系统的一个实施例。

图2示出了在图1中描绘的处理器的部分功能框图。

图3示出了在图2中描绘的物理地址逻辑的一个实施例。

图4示出了具有微处理器以及带有虚拟机控制结构的存储器的系统的一个实施例。

图5示出了对存储器位置进行线性寻址的指令和对存储器位置进行物理寻址的指令的一个实施例。

详细描述

在随后的描述中，将阐明诸如特定虚拟机环境、特定组件和特定功能块之类的各种特定细节以提供对本发明的透彻理解。然而本领域普通技术人员显而易见的是无需利用这些特定细节也能够实践本发明。在其他实例中，对公知的组件或方法，诸如公知的微处理器功能块等未做出详细描述以免不必要地混淆本发明。

图1示出了用于将也可被称为虚拟机或虚拟机程序的客机软件与处理器120接口的虚拟机环境。具体地，图1描绘了第一虚拟机105和第二虚拟机110。虚拟机105和110可以是以下的任何一项或其任意组合：操作系统、操作系统专用应用程序、通用应用程序、软件例程或者可以在处理器120上运行的任何其他程序。在一个实施例中，处理器120具有多个逻辑处理器。在另一个实施例中，处理器120是系统中多个物理处理器之一。