[发明专利]用于基于目录的缓存一致性的目录替换方法和系统

权利要求书

1.一种用于基于目录的缓存一致性的目录替换方法，其特征在于，所述方法包括：

跟踪从一或多个核心到多个缓存集的缓存未命中计数；

将所述多个缓存集中的每一个缓存集的缓存未命中计数值存储在目录中；

基于所述缓存未命中计数值计算与所述目录中的每个条目相关联的分值；和

选择具有最高分值的条目进行驱逐。

2.根据权利要求1所述的目录替换方法，其中计算分值包括作为地址、全位向量和缓存集的未命中计数值的函数来计算与所述目录中的每个条目相关联的分值。

3.根据权利要求2所述的目录替换方法，其中计算与所述目录中的每个条目相关联的分值包括为目录中的至少一个缓存提供缓存未命中计数跟踪表，所述表具有n列、c/(a*b)行，其中n是核心的数量，c是所述缓存的大小，a是结合性，而b是块大小，使得所述表的每个元素提供在观察时距中在特定核心中的特定集的未命中计数。

4.根据权利要求3所述的目录替换方法，其中所述目录的每个条目通过所述地址的索引位映射到所述缓存未命中跟踪表的一行，且其中与所述目录中的每个条目相关联的所述分值通过下式来计算：

分值＝向量[0]*元素[0]+向量[1]*元素[1]+……向量[n]*元素[n]

其中，向量[n]是指一个目录条目中的全位向量的第n位，其可以是1或0，而元素[n]是指所述缓存未命中计数跟踪表中的相应行中的第n个元素。

5.根据权利要求4所述的目录替换方法，其中当缓存未命中发生时，所述表中的相应元素的值被更新。

6.根据前述权利要求中任一项所述的目录替换方法，其中如果多于一个条目具有最高分值，则进一步包括基于最近最少使用策略选择要驱逐的条目。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的目录替换方法，其中如果具有最高分值的条目处于共享状态，则所述方法进一步包括在选择所述具有最高分值的条目进行驱逐之前，比较该条目与处于共享状态的其他条目，并选择具有最大可能性被沉默驱逐的条目进行驱逐。

8.一种用于基于目录的缓存一致性的目录替换系统，其特征在于，所述系统包括：

用于跟踪从一或多个核心到多个缓存集的缓存未命中计数的跟踪模块；

用于将所述多个缓存集中的每一个缓存集的缓存未命中计数值存储在目录中的存储模块；

用于基于所述缓存未命中计数值计算与所述目录中的每个条目相关联的分值的计算模块；和

用于选择具有最高分值的条目进行驱逐的条目驱逐模块。

9.根据权利要求8所述的目录替换系统，其中用于计算分值的所述计算模块包括用于作为地址、全位向量和缓存集的未命中计数值的函数来计算与所述目录中的每个条目相关联的分值的计算模块。

10.根据权利要求9所述的目录替换系统，其中用于计算与所述目录中的每个条目相关联的分值的所述计算模块包括为目录中的至少一个缓存提供缓存未命中计数跟踪表，所述表具有n列、c/(a*b)行，其中n是核心的数量，c是所述缓存的大小，a是结合性，而b是块大小，使得所述表的每个元素提供在观察时距中在特定核心中的特定集的未命中计数。

11.根据权利要求10所述的目录替换系统，其中所述缓存目录的每个条目通过所述地址的索引位映射到所述缓存未命中跟踪表的一行，且其中与所述目录中的每个条目相关联的所述分值通过下式来计算：

分值＝向量[0]*元素[0]+向量[1]*元素[1]+……向量[n]*元素[n]

其中，向量[n]是指一个目录条目中的全位向量的第n位，其可以是1或0，而元素[n]是指所述缓存未命中计数跟踪表中的相应行中的第n个元素。

12.根据权利要求11所述的目录替换系统，其中当缓存未命中发生时，所述缓存未命中跟踪表中的相应元素的值通过所述跟踪模块被更新。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的目录替换系统，其中所述目录驱逐模块被配置来确定是否多于一个条目具有最高分值，且如果多于一个条目具有所述最高分值，则基于最近最少使用策略选择要驱逐的条目。

14.根据权利要求8至12中任一项所述的目录替换系统，其中所述条目驱逐模块被配置来确定具有最高分值的条目是否处于共享状态，如果所述具有最高分值的条目处于共享状态，则在选择所述具有最高分值的条目进行驱逐之前，比较该条目与处于共享状态的其他条目，并选择具有最大可能性被沉默驱逐的条目进行驱逐。