[发明专利]一种页表缓存TLB中表项的访问方法，及处理芯片

说明书

一种页表缓存TLB中表项的访问方法，及处理芯片，其中方法包括：所述表项包括至少一个组合表项，所述组合表项包括虚拟大页号，位向量字段以及物理大页号，其中，所述虚拟大页号为N个连续的虚拟页的标识，所述位向量字段包含N个比特，所述N个比特和所述N个连续的虚拟页一一对应，且所述N个比特分别用来标识所述N个连续的虚拟页的页表存在状态，所述物理大页号为所述N个连续的虚拟页所对应的N个连续的物理页的标识。使用一个表项表示了多个虚拟页到物理页的映射，在页表长度固定的情况下，可以将TLB中表项的数量成倍增加，从而提高TLB命中概率，减少TLB Miss，因此可以降低程序处理延迟提高处理芯片的处理效率。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，特别涉及一种页表缓存TLB中表项的访问方法，及处理芯片。

背景技术

程序员编写程序时，需要约定代码段的起始地址和数据段的起始地址。有了这些地址，才能够知道每条指令的地址和每个数据的地址。有了指令的地址，跳转指令和函数调用指令才能够执行；有了数据的地址，访存指令才可以执行。

但是，不同的程序员在编写各自的程序的时候，以及一个程序员在编写不同的程序的时候，如何约定各个程序的代码段起始地址和数据段起始地址就成为比较关键的问题。为了解决这个问题，引入了虚拟地址(Virtual Address)与物理地址(PhysicalAddress)的概念和技术。

有了虚拟地址技术后，程序员在编写程序的时候，所看到的都是虚拟地址。此时，任何一个程序的代码段起始地址和数据段起始地址都是一个固定的数值。即，一个程序的代码段起始地址和另一个程序的代码段起始地址是相同的；同理，一个程序的数据段起始地址和另一个程序的数据段起始地址也是相同的。因此，程序员无需自己去约定或决定它们的取值。

而在程序真正开始执行的时候，操作系统(Operating System，OS)会寻找当前可用的物理地址，并将程序所用的虚拟地址映射到这些物理地址。因此，多个程序同时执行时，它们实际上处于不同的物理地址，从而保证了程序的正常执行。

内存中的物理地址空间是以页(Page)为单位进行组织的，操作系统在对内存管理时，会将物理地址空间划分为连续的页面。虚拟地址空间也会被划分为以页为单位的连续页面。虚拟地址由两部分构成，即虚拟页号(Virtual Page Number，VPN)和页内偏移(Offset)，相应的，物理地址也由两部分构成，即物理框架号(也称为物理页号)(PhysicalFrame Number，PFN)以及页内偏移(Offset)。因此，虚拟地址映射到这些物理地址是将一个虚拟地址的页编号映射到一个物理地址的页编号的过程，这种虚拟页号到物理页号的映射关系是采用页表(Page Table)表项的方式保存在内存中。为了加快虚拟页号到物理页号的转换过程，在处理芯片的缓存中划出一部分空间，即快速转换缓冲区(TranslationLookaside Buffer，TLB)来存储部分页表表项。

由于缓存空间非常有限，存储在其中的页表表项的数目受到限制，采用以上页表在实现虚拟地址向物理地址转换过程中，大量出现无法在缓存中的页表中找到虚拟页号对应的物理页号的情况，即：称为TLB缺失(TLB Miss)，这将导致程序处理的严重延迟，进而导致处理芯片处理效率降低。

发明内容

本发明实施例提供了一种页表的使用方法，及处理芯片，用于降低TLB Miss的几率，降低程序处理延迟并提高处理芯片的处理效率。

一方面，提供了一种TLB中表项的访问方法的实施例，本实施例是TLB内的表项中正好有一个组合表项，即：用一个组合表项表示多个虚拟页到物理页的映射关系的情况；在这种情况下发生TLB命中(TLB Hit)的场景，具体如下：