[发明专利]一种面向MPSoC的事务内存的实现方法

说明书

技术领域

本发明属于嵌入式系统事务内存技术领域，特别是涉及一种面向MPSoC的事务内存的实现方法。

背景技术

随着半导体技术的不断进步，VLSI(超大规模集成电路，Very Large-ScaleIntegrated)的集成密度在大幅度的增加。单一芯片上的集成度不断提高，使得SoC技术得到了发展和应用。SoC技术是将一个系统的全部功能模块集成到单一的芯片上，从而实现在单个芯片上集成完备的系统功能。

MPSoC(MultiProcessor System on Chip)是对SoC技术的进一步发展，是指具有多于一个嵌入式指令集处理器的SoC。MPSoC结合SoC技术与多核技术的特点。多核技术是指在一个芯片上集成多核处理器核，以提高处理器的处理能力。MPSoC片上既有多核处理器核，又集成了不同种类的软硬件，兼具了SoC和多核的优点。在SoC与MPSoC芯片上，往往会集成存储器，为处理器核提供存储服务，从而提高处理器的效率。

事务则是来自于数据库理论的概念。为了保证数据的完整性，事务必须具备原子性、一致性、隔离性、持久性等特性，即ACID特性。事务内存借鉴了数据库中事务的理论，将事务的概念运用于线程对内存的操作上，将一连串对内存的操作封装成一个事务。事务内存(Transaction Memory)又称为事务存储、事务性存储等，缩写为TM。事务一旦开始执行，要么提交全部修改，使其他处理器可见，要么放弃所有的修改，从而保证其原子性。同时，一个事务在共享数据上的操作在事务执行的中间阶段对于其他事务是不可见的。但与数据库中事务概念不同的是，事务内存并不具备持久的特性，因为在内存中的数据当程序结束时将会被收回。为了保证持久性使数据库中事务的设计复杂了很多了，而事务内存不需要保证持久性，简化了事务内存中事务的设计。

当前，事务内存主要有两种实现方式：硬件实现和软件实现，分别称为硬件事务内存(Hardware Transaction Memory，简称HTM)和软件事务内存(Software Transaction Memory)。同时，也有部分设计是利用各自的优势，将硬件与软件相结合，这种实现方式称为混合型事务内存(Hybrid TransactionMemory，简称HybridTM)。在硬件事务内存方面，其提出的时间最早，设计的方案也最多。研究人员通过提供额外的硬件支持、修改cache一致性协议、或扩展指令集架构等设计思想实现硬件事务内存。在软件事务内存方面，主要通过修改编译器和提供程序库的方式实现。同时，如何将软件事务内存与当前的程序语言相结合、在程序语言中提供对事务内存支持也是一个很重要的研究方向。

随着嵌入式系统的不断发展，性能、功耗与实时性已经成为嵌入式系统设计的主要要求。在嵌入式系统中，存储子系统是系统性能和能耗的主要瓶颈。SoC技术的发展使得集缩小处理器与存储之间的速度差距成为可能。片上不但可以集成存储器，还提供了高性能的片内总线，能够有效的提高存储器的速度，同时降低能耗。在SoC上，存储器将占据片上面积的50％以上。使用片上的存储器能够有效的减少系统能耗，提高整体性能。因此，很多嵌入式处理器上都集成了存储器。

在嵌入式系统的多级存储层次中，cache就是集成在片上的SRAM。通常cache是由硬件控制，对程序员是不可见的。而ScratchPad Memory也是集成在片上的SRAM，与cache不同，ScratchPad Memory是由软件控制，即它是片上的可编程存储器。与cache相比，ScratchPad Memory所占用的片上面积更小，因而可以在片上集成更大容量的存储器；由于ScratchPad Memory在设计上比cache简单，访问通过寻址实现，访问ScratchPad Memory的能耗比cache小；由于ScratchPad Memory的可编程特点，这使得能够更好的对ScratchPad Memory进行控制。因此，ScratchPad Memory在嵌入式系统中得到了越来越广泛的使用。ScratchPad Memory简称为SPM。

在已有的事务内存实现方法中，没有对SPM进行有效的利用；而已有的各种事务内存实现方法本身，也存在着效率低或能耗高等问题。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种能够提高事务内存的效率和降低系统能耗的面向MPSoC的事务内存的实现方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一步、SPM空间划分