[发明专利]用于对存储器进行碎片整理的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求共同拥有的于2014年1月2日提交的美国非临时专利申请No.14/146,576的优先权，该非临时专利申请的内容通过援引全部明确纳入于此。

领域

本公开一般涉及对存储器进行碎片整理。

相关技术描述

技术进步已产生越来越小且越来越强大的计算设备。例如，当前存在各种各样的便携式个人计算设备，包括较小、轻量且易于由用户携带的无线计算设备，诸如便携式无线电话、个人数字助理(PDA)以及寻呼设备。更具体地，便携式无线电话(诸如蜂窝电话和网际协议(IP)电话)可通过无线网络传达语音和数据分组。此外，许多此类无线电话包括被纳入于其中的其他类型的设备。例如，无线电话还可包括数码相机、数码摄像机、数字记录器以及音频文件播放器。同样，此类无线电话可处理可执行指令，包括可被用于访问因特网的软件应用，诸如web浏览器应用。如此，这些无线电话可包括显著的计算能力。

计算设备可包括处理器，诸如中央处理单元(CPU)。现代CPU可以使用虚拟存储器空间。CPU可包括用于管理虚拟到物理存储器地址转换的存储器管理单元(MMU)。MMU可以使用算法来分配物理存储器。随时间进展，分配算法可能导致存储器碎片。存储器碎片的存在可使得难以在计算设备中应用某些功率节省特征。例如，动态随机存取存储器(DRAM)可采用诸如部分式阵列自刷新(PASR)等功率节省特征。在PASR期间，DRAM的一部分可被降电。存储器碎片化可致使PASR低效，因为DRAM所具有的空的且可用于被降电而没有丢失数据的风险的部分较少。

在发生碎片化时启用PASR的一种方式是对存储在DRAM处的数据进行碎片整理。对DRAM进行碎片整理可以启用高级功率节省特征(诸如PASR)来节省附加功率。然而，存储器碎片整理过程通常涉及处理器在存储器内执行大量数据移动。数据移动可在存储器正被进行碎片整理时造成降低的处理器性能。此外，处理器执行数据移动所需的功率可能超出通过使用PASR节省的功率。

概述

用于对存储器进行碎片整理的系统和方法在高速缓存管理期间执行与碎片整理相关联的数据移动。例如，操作系统可以检测数据碎片。操作系统可以确定数据碎片(例如，存储在区域A中的数据)应当被重定位到“空洞”(例如，区域B中的位置)响应于检测到数据碎片，操作系统可以向处理器发出加载和重新映射指令。在加载和重新映射指令的执行期间，碎片整理过程可在高速缓存处执行。高速缓存可以将数据从区域A加载到高速缓存。高速缓存可包括用来将高速缓存内的数据映射到该数据在存储器中的物理地址的标签信息。高速缓存可以改变该标签信息，以使得与区域A相关联的数据被重新映射到区域B中的位置的物理地址。在经重新映射的高速缓存行随后从高速缓存被逐出时(例如，根据高速缓存管理策略，诸如最近最少使用(LRU)、最不频繁使用(LFU)、或先进先出(FIFO)策略)，经重新映射的高速缓存行被存储在区域B而非区域A中的位置的物理地址处，从而在高速缓存管理期间对存储器进行碎片整理。

在一特定实施例中，一种方法包括将存储在存储器的第一物理存储器地址处的数据加载到数据高速缓存的高速缓存行。第一物理存储器地址被映射到第一虚拟存储器地址。该方法进一步包括在数据高速缓存处发起与第一虚拟存储器地址相关联的查找信息的修改，以使得第一虚拟存储器地址对应于该存储器的第二物理存储器地址。该方法还包括在数据高速缓存处修改与该高速缓存行相关联的信息以指示该高速缓存行对应于第二物理存储器地址而非第一物理存储器地址。

在另一特定实施例中，一种系统包括包含多个物理存储器地址的存储器。该系统进一步包括包含配置成执行存储器碎片整理操作的碎片整理电路的数据高速缓存。碎片整理操作包括将存储在存储器的第一物理存储器地址处的数据从该存储器加载到数据高速缓存的高速缓存行。第一物理存储器地址被映射到第一虚拟存储器地址。碎片整理操作还包括发起与第一虚拟存储器地址相关联的查找信息的修改，以使得第一虚拟存储器地址对应于存储器的第二物理存储器地址。碎片整理操作包括修改与高速缓存行相关联的信息以指示该高速缓存行对应于第二物理存储器地址而非第一物理存储器地址。