[发明专利]用于管理对共享读缓冲器资源的访问的方法和装置

说明书

技术领域

这里的实施例涉及在多处理器计算机系统中的共享缓冲器资源的管理，并且更具体地，涉及用于动态地限制对于读数据的未完成的请求的数量的系统和方法，而请求处理器或总线代理可以基于它正执行的当前功能而累积，而非基于本地缓冲器空间的可用或固定的分配。

背景技术

在计算机系统和网络中，缓冲器是在从一个位置到另一个的转换中存储命令、请求和数据的便利方式。缓冲器在各种应用中使用，包括用于SMP和交换结构系统的处理流控制。缓冲器也可以用于存储器和数据分配，诸如读/写请求缓冲器用于管理在多个源之间的读写访问操作。利用共享缓冲器空间的系统的共同缺点是在用于相同的共享资源的几个总线代理之中的竞争和参加拥堵问题，以及通过高带宽处理的共享缓冲器的支配。

在采用多处理器核的计算机系统中，有利的是采用硬件加速器协处理器来满足对于特定应用的吞吐量要求。用于硬件加速的协处理器经由桥接器传送地址和数据块信息。然后主系统总线将桥接器与其他节点连接，所述其他节点连接到主存储器和一般具有本地专用高速缓冲存储器的单独的处理器核。

在多处理器系统中使用的硬件加速器引擎或协处理器具有与正在执行的特定功能关联的带宽要求。因此，一个硬件加速器引擎的存储器访问操作的数目可以基本上大于或小于相邻的硬件加速器引擎的协处理功能，使得可用缓冲器地址空间的同等更大或更小的使用成为必要。

为了防止数据丢失，当无可用空间时，多处理器系统不应传送数据、命令或请求到缓冲器，因为数据将极可能需要被重新发送，从而进一步加重系统带宽的负担。对缓冲器地址空间的访问也必须公平地分配，以确保较低的带宽处理没有被完全忽略。平等的访问通常是不必要的，因为有些处理将能够利用比高带宽处理低得多的访问来可靠地执行。可以将优先访问分配给更高的带宽处理，但是系统仍需要一种方法，以防止一个处理器或总线代理对缓冲器资源的全部主导，从而具有较低的带宽要求的处理将不会停滞。

对于有效的缓冲器分配问题的先前的解决方案包括对特定应用或处理的缓冲器的专门划分。例如，如果缓冲器有16条字线并且在4个数据通道或应用之间共享，则每个通道可以被分配4条缓冲器字线。虽然公平，但是对于来自单个通道的突发业务量，这种分配方案可能是低效的，因为即使是闲置的，由于分配的固定性质，高带宽通道将无法使用其他缓冲器位置。

对于缓冲器分配的另一解决方案是由缓冲器对其服务的数据通道发出的停止和进行(stop and go)命令。当新数据可以被接受或当空间减少时，缓冲器通过信令来管理其资源。在低容量业务的时间段期间，每个通道接收指示空间可用的“进行”信号，而当空间变得受限以预期溢出状况时接收“停止”信号。该方法提供了整个缓冲器空间的更好利用，因为用户不限于固定的空间分配。但是，该方法也存在风险，因为在当缓冲器发送停止命令时与用户接收并响应该命令之间的等待时间会带来这样的情形：其中，仍将数据发送到接近峰值容量的缓冲器，由此导致溢出和数据丢失。为了防止该情形，在缓冲器填满容量之前适当地发送停止命令。结果，如果所有发送者是对于缓冲器的突发数据，则停止命令将被定时，以防止在缓冲器到达完全容量之前将数据发送给缓冲器。早发送停止命令的缺点在于，缓冲器的最大容量在峰值业务量期间将不会被利用到，但是，虽然如此，可以避免溢出的状况。

在任何分布式或多处理器计算机系统中，数据和地址路径必须通过系统总线提供来互连系统的各个部分。总线可以对于单个IC而言是内部的，或是外部的基于电路板的互连结构。遍历总线的数据的容量以及总线的物理长度和连接设备的类型将带来多个设计限制。由于不同类型的设备具有不同级别的吞吐容量和等待时间，因此如果设备没有准备好接收数据，或不能按发送速率接收数据，则总线必须提供用于流控制的机制，以防止设备被过度使用。

流量控制的已知解决方案是基于额度(credit)的方法，其中发送设备接收额度的分配以在总线上发送数据。额度分配可以表示在接收设备处的缓冲器的容量。当发送器在总线上发送数据时，其额度分配递减。当接收器恢复容量以接收额外的数据时，其向发送器返回额度。这种方法消除了有数据要发送给其缓冲器不具有足够容量的接收器的潜在问题，并允许发送器立即发送数据，而不是等待接收器的许可。如果发送器耗尽其额度的供应，则其暂时被禁止在总线上发送数据。