[发明专利]一种数据高速缓存的访问装置

权利要求书

1.一种数据高速缓存的访问装置，其特征在于：所述访问装置包括：

访问记录表，包含n个表项，用于记忆数据地址及其在数据高速缓存中的位置信息，n为整数；

地址比较单元，由n个比较器组成，将输入的数据地址与访问记录表中所有表项的地址分别比较，产生n个表项的命中信息；

访问控制单元，连接于地址比较单元的输出端，根据地址比较单元的命中信息，访问访问记录表并获取相应的位置信息，产生对数据高速缓存的访问控制信号；

堆栈指针检测单元，用于对输入的数据地址进行堆栈指针的检查，产生堆栈访问的指示信号；

创建控制单元，连接于地址比较单元和堆栈指针检测单元的输出端，用于控制访问记录表的表项创建；

访问记录表以缓存行为单位记录其在数据高速缓存中的位置信息，每个访问记录表的表项记忆M个相邻高速缓存行的位置信息，M为整数。

2.如权利要求1所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：所述访问装置还包括：反馈单元，用于根据地址比较单元的输出结果控制是否将此次输入的数据地址访问高速缓存所得到的位置信息写入访问记录表。

3.如权利要求1或2所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：所述访问装置还包括：清空控制单元，用于控制访问记录表内容的清空，即把所有表项置为无效，清空单元在以下两种情况下会清空访问记录表，包括：(1)数据高速缓存发生了回填行为；(2)虚拟地址对物理地址的映射关系发生变动。

4.如权利要求3所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：清空控制单元对访问记录表的写权限最高，当清空单元需要清空访问记录表的信息时，创建控制单元和反馈单元对访问记录表的写操作均失效。

5.如权利要求1或2所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：所述访问记录表的表项由有效位字段、地址字段、位置信息字段以及锁定字段四部分组成：所述有效位字段表征此表项所存信息是否有效；所述地址字段用于表征高速缓存行的地址信息，并与输入的数据地址进行比较；所述位置信息字段包括M个子信息，分别存储对应的M个高速缓存行在高速缓存中的位置信息；所述锁定字段表征此表项是否能够被替换。

6.如权利要求5所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：当所述地址比较单元的输出结果显示输入的数据地址不与任何有效表项的地址相等时，所述创建控制单元则在访问记录表中选取一个表项进行创建，即把输入的数据地址写入该表项的地址字段，同时把该表项的有效位字段置起，位置信息字段清除。

7.如权利要求6所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：若堆栈检测单元检测到输入的数据地址是堆栈指针时，将锁定字段置起，表示该表项将一直保留，所述创建控制单元将不再选取该表项进行创建。

8.如权利要求1或2所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：所述地址比较单元的输入地址以及存入访问记录表的地址为虚拟地址。

9.如权利要求2所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：针对k路-组相联的数据高速缓存，访问记录表的表项中的位置信息记录的是该表项的地址对应的物理地址在k路-组相联数据高速缓存中的位置信息，此信息在该地址完成对数据高速缓存的k路标签访问以及标签比较后获得，由反馈单元将其写入该表项的位置信息字段的对应子信息中。

10.如权利要求1或2所述的数据高速缓存的访问装置，其特征在于：在输入的数据地址访问数据高速缓存前，访问控制单元会检测其是否同时满足以下两个条件：a、地址比较单元的输出结果显示输入的数据地址与某一有效表项的地址相等；b、该表项的位置信息显示该表项地址对应的物理地址位于数据高速缓存的某一路中；

若两个条件同时满足，对于数据高速缓存的读请求，访问控制单元只开启高速缓存中输入地址对应的访问记录表项中位置信息所指向的一路数据阵列，关闭其余(K-1)路数据阵列和k路标签阵列；对于数据高速缓存的写请求，访问控制单元则会关闭全部数据阵列和标签阵列，直接获取该输入地址的位置信息；

若两条件不同时满足时，对于数据高速缓存的读请求，访问控制单元则会开启全部数据阵列和标签阵列，对于数据高速缓存的写请求，访问控制单元则会开启k路标签阵列。