[发明专利]一种用于提供分区的转换高速缓存器的方法及其设备

说明书

提供存储器管理单元MMU分区的转换高速缓存器，以及相关设备、方法及计算机可读媒体。就此来说，在一个方面中，提供一种包括MMU的设备。所述MMU包括转换高速缓存器，其提供定义地址转换映射的多个转换高速缓存器条目。所述MMU进一步包括分区描述符表，其提供定义对应多个分区的多个分区描述符，所述对应多个分区中的每一者包括所述多个转换高速缓存器条目的一或多个转换高速缓存器条目。所述MMU还包括分区转换电路，其经配置以从请求器接收存储器存取请求。所述分区转换电路经进一步配置以确定所述存储器存取请求的转换高速缓存器分区标识符TCPID、基于所述TCPID而标识所述多个分区的一或多个分区，以及对所述一或多个分区的转换高速缓存器条目执行所述存储器存取请求。

优先权申请案

本申请案主张2015年5月29日申请的标题为“提供存储器管理单元(MMU)分区的转换高速缓存器，以及相关设备、方法及计算机可读媒体(PROVIDING MEMORY MANAGEMENTUNIT(MMU)PARTITIONED TRANSLATION CACHES,AND RELATED APPARATUSES,METHODS,ANDCOMPUTER-READABLE MEDIA)”的美国专利申请案第14/725,882号的优先权，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的技术大体上涉及由存储器管理单元(MMU)提供的转换高速缓存器。

背景技术

虚拟存储器是由最现代的计算系统提供的存储器管理技术。使用虚拟存储器，计算系统的中央处理单元(CPU)或外围装置可使用经映射到物理存储器空间内的物理存储器地址的虚拟存储器地址来存取存储器缓冲器。以此方式，CPU或外围装置可能够定址比以其它方式可定址的大的物理地址空间，以及/或可利用实际上在物理存储器空间中物理上不连续的存储器缓冲器的连续呈现。

习知地，通过将存储器管理单元(MMU)用于虚拟存储器地址到物理存储器地址的转换来实施虚拟存储器。MMU可集成到计算系统的CPU(CPU MMU)，或可包括提供外围装置的存储器管理功能(系统MMU，或SMMU)的单独电路。在习知操作中，MMU从“上游”装置接收存储器存取请求，作为非限制性实例，“上游”装置例如直接存储器存取(DMA)代理、视频加速器及/或显示器引擎。对于每一存储器存取请求，MMU将包含于存储器存取请求中的虚拟存储器地址转换为物理存储器地址，且随后使用经转换物理存储器地址处理所述存储器存取请求。

因为可能需要MMU在短时间间隔内反复转换同一虚拟存储器地址，所以可通过高速缓存器MMU内的地址转换数据来改进MMU及计算系统整体的性能。就此来说，MMU 可包含被称为转换高速缓存器的结构(还被称作转换后备缓冲器或TLB)。转换高速缓存器提供转换高速缓存器条目，先前产生的虚拟到物理存储器地址转换映射可存储于所述转换高速缓存器条目中以供稍后存取。如果MMU随后接收用以转换存储于转换高速缓存器中的虚拟存储器地址的请求，那么MMU可从转换高速缓存器检索对应物理存储器地址，而非再转换虚拟存储器地址。

然而，在MMU将地址转换服务提供给多个上游装置的情境下，可能失去通过使用转换高速缓存器达成的性能优势。因为上游装置必须共享MMU的转换高速缓存器的资源，所以对有限数目个转换高速缓存器条目的竞争可导致“辗转现象(thrashing)”，其中两个或大于两个上游装置为有利于自身而反复地收回彼此的转换高速缓存器条目。在最差情况的情境中，由辗转现象产生的额外负担可抵消高速缓存器的优势。较大转换高速缓存器可减轻针对转换高速缓存器条目的装置间竞争的效应，但还可产生增大的功率消耗及较大的物理占据面积。

发明内容