[发明专利]多片多核处理器的缓存一致性操作方法及多片多核处理器

说明书

本发明实施例公开了一种多片多核处理器的缓存一致性维护方法以及多片多核处理器，其中方法包括：接收针对第一数据块的写请求，该写请求由第一处理器芯片中第一处理器核发送，且该写请求包括第一数据块的标识以及待写入数据；根据第一数据块的标识，在第一处理器芯片中的片上目录查询到和第一数据块对应的片上目录的表项，从查询的片上目录的表项中确定存储第一数据块的处理器核的核标识，向核标识对应的处理器核发送删除第一数据块的指令消息；根据片上目录表项中的片上独有标识确定所述第一数据块是第一处理器芯片独有时，不发送针对第一数据块的片间目录查询请求；指示第一处理器核将待写入数据写入到第一处理器核内的私有缓存中。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及一种多片多核处理器的一致性操作方法及多片多核处理器。

背景技术

在多核处理器(Chip Multiprocessor，CMP)的应用中，存在一些数据块被该处理器中的一个或者多个处理器核(以下简称：核，Core)访问的场景。在该场景下，通常会将该数据块存储在处理器芯片中的共享缓存(Sharing Cache)中，以便一个或多个核能够访问。为了加速数据块的访问，在访问过该数据块的一个或多个核的私有缓存(Private Cache)中创建该数据块的拷贝，这样当访问过该数据块的某一核需要再次访问该数据块时，只需要到该核的私有缓存中进行该数据块的访问。对数据块的访问包括读访问(Read Access)以及写访问(Write Access)。其中，在对某一数据块进行写访问时，由于可能有多个核的私有缓存中都存有该数据块的拷贝，在某一核对该数据块进行写操作之后，就需要维护在多个核的私有缓存中该数据块拷贝之间一致性，也被称为缓存一致性(Cache Coherence)操作。

缓存一致性操作的基本原理是当某一个核的缓存中该数据块的拷贝被写操作处理时，需要进行缓存一致性操作，可通过无效(Invalid)其他核的私有缓存中该数据块的拷贝(也即删除其他核的缓存中该数据块)或者更新(Update)其他核的私有缓存中该数据块的拷贝。而为了解决一致性问题就需要确定该数据块在多核处理器中的哪些核存在拷贝(即确定该数据块的访问者)。

常用的缓存一致性解决方式可采用基于总线侦听(Snoop)的一致性协议和基于目录(Directory)的一致性协议。对于前者，当发生某一个核内的缓存数据块被修改时，需要向存储该数据块拷贝的其他核发送该数据块被修改的广播消息，以便通知这些核进行一致性操作；对于后者，利用数据块的访问目录记录数据块的访问者(即多核处理器中存储该数据块的核)列表，在发生某一个处理器核缓存中数据块的拷贝被修改时，只向其他记录该数据块的访问者发送该数据块被修改的通知消息，以便该数据块的其他访问者针对该数据块进行缓存一致性操作。处理器核数的持续增长使得基于总线侦听的一致性解决方案面临性能和带宽的瓶颈(广播消息需要占用大量处理资源以及带宽)，而基于目录的一致性协议凭借较好的可扩展性被广泛采用。

随着技术的不断发展，现有应用对处理器的能力提出了更高的要求，已经出现多片多核处理器(Multiple Chip Multiprocessor，Multi-CMP)。这种处理器存在多个处理器芯片，每个芯片包含至少两个处理器核。对于这样的处理器，如果要对某一个数据块进行了写操作，不仅需要对发出写操作的核所在的处理器芯片进行缓存一致性操作，还需要对其他处理器芯片针对该数据块进行缓存一致性操作。现有技术中，对于某一数据块，在多片多核处理器中进行一致性操作时，发出写操作的核所在的处理器芯片需要和其他处理器芯片进行通信，以便确定其他处理器芯片中的哪些芯片以及芯片中的哪些核缓存有该数据块的拷贝，从而进行一致性操作。

由上看出，在多片多核处理器中，每次对数据块进行的写操作，都会触发处理器芯片之间的通信以便对待写入数据块进行一致性操作，由此带来较多的通信开销，增加了时延以及功耗。

发明内容

本发明实施例提供了一种多片多核处理器的缓存一致性操作方法及多片多核处理器，能够减少缓存一致性操作过程中的时延以及功耗。