[发明专利]存储器存取控制

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理系统的领域。尤其是，本发明涉及对在数据处理系统的存储器地址空间内的存储器页面的存取许可（access permission）进行控制的领域。

背景技术

已知提供具有存储器管理单元的数据处理系统，以响应于页面表数据（page table data）来控制对存储器的页面（连续区域）的存取许可。例如，特定的存储器页面可以被标记为可存取的，以在特权例外层级（privileged exception level）中读取和写入，但被标记为在用户例外层级（user exception level）中只可以读取存取。可以指定除了读取和写入存取之外的进一步存取许可，这些进一步许可是执行从存储器页面中读取的程序指令的能力。

已知从PowerPC处理器架构提供了包括存取控制位的页面表数据，这些存取控制位针对特权层级和用户层级的每一者独立地、正交地指定了：对于给定的存储器页面是否允许读取存取、写入存取和执行存取。这在每个存储器页面耗用六个存取控制位。

随着用于数据处理系统内的存储器量增大，及随着技术的前进（例如虚拟化，它需要多组页面表数据），页面表数据的大小已变为更重要的因素。通过减少所使用的存取控制位的数目来减少需要储存页面表数据的存储器空间量是有利的。这方面的另一个因素是期望使用不同的指令集支持不同的操作模式。为了减少由页面表数据耗用的存储器空间量，希望由新引入的模式（例如使用新引入的指令集的模式）所使用的页面表数据应与先前的页面表数据和先前的指令集向后兼容。

发明内容

从一个方面来看，本发明提供了用于处理数据的设备，该设备包括：

处理电路，该处理电路响应于程序指令以执行数据处理操作，并被配置成在多个模式中操作；以及

存储器管理电路，该存储器管理电路耦合至该处理电路并耦合至存储器，存储器管理电路被配置成：根据页面表数据，控制对储存在该存储器内的的数据值的存取许可；其中，

该存储器具有存储器地址空间，该存储器地址空间被分为多个存储器页面，该页面表数据包括多个存取控制位（用于所述多个存储器页面中的每个页面）以限定对于相应的存储器页面的存取许可；

当该处理电路处于所述多个模式中的第一模式（该模式使用预定数目的存取控制位对存取许可进行编码）时，该存储器管理电路响应于冗余编码的至少一个实例，在该实例中这些存取控制位的多个不同的组合提供了相同的存取许可组；

当该处理电路处于所述多个模式中的第二模式（该模式使用该预定数目的存取控制位对存取许可进行编码）时，该存储器管理单元响应于存取控制位的所述多个不同的组合，以在非冗余编码中提供多个不同的存取许可组。

本发明意识到：使用于第一操作模式中的存取控制位包括冗余编码的一个或更多个实例。在第二操作模式中，对应于该冗余编码的存取控制位的不同组合可以被用来提供多个不同组的存取许可，从而更为有效地使用存取控制位编码空间。该第一和第二模式使用相同数目的存取控制位来对存取许可进行编码。本发明意识到：实际上，在用户例外层级和特权例外层级两者中都提供（例如）读取存取、写入存取和执行存取的完全的正交和独立控制产生了实际上并不需要的存取许可的多种可能性，例如存储器页面在用户例外层级中可写入但在特权例外层级不可被写入。本发明进一步意识到：第一操作模式内的冗余编码可以在第二操作模式中使用，以提供不同的存取许可和更有效地使用存取控制位。

作为一种提供有利的向后兼容性的方式，在第二操作模式中提供的多个不同的存取许可组可以包括与在第一模式中的冗余编码相对应的相同的存取许可组，从而允许在第一操作模式和第二操作模式中使用相同的页面表数据。

在第一操作模式中，存取许可的传统观点会导致提供一种控制，使得这些存取许可必须指明：储存在存储器页面内的数据值是可读取的，以使那些数据值是可执行的。然而，随虚拟化技术的更为广泛的使用，在第二操作模式中，下述情况可能是有用的：存储器页面可以是可执行的但不能作为数据而被读取。例如，当在虚拟化的系统内转译程序指令时，这种配置可能是有用的，使得把非转译的指令作为数据而读取的任何企图可被捕捉（trap），并采取适当的动作以遮蔽（mask）这种虚拟化。

在这些不同操作模式的每一者中，也可以提供多个例外层级，包括用户层级和特权等级，该特权层级对设备的资源提供更高的存取（例如特权层级可以允许特定的控制或配置被改变）。