[发明专利]一种支持内存一致性功能的数据缓存装置

说明书

本发明是一种支持内存一致性功能的数据缓存装置，用于构成多核处理器微架构，实现多核间数据一致性功能。本发明采取了数据一致性比较的设计方法，而不是消息一致性或总线一致性设计方法，主要组成包括一个远端的缓冲数据查找表和另一份本地数据查找比较装置。

技术领域

本发明属于计算机硬件、处理器设计、多核处理器数据一致性设计领域，数字集成电路设计领域，具体涉及一种支持内存一致性功能的数据缓存装置。

背景技术

在现代处理器以往的设计中，为了利用数据存取的区域性规律，当前访问数据会先存储在缓存装置，或先在该装置中进行更改操作，然后在特定的时间进行一系列数据的同步处理。

缓存针对主存储器中的更小的区域进行，在以往的设计中，缓存的内存操作策略依赖于内存块管理装置中的记录。专利US6996676B2在一种内存页的替换策略中发明了“窗口列表”的管理方法，提升了缓存系统的整体命中率。给出了缓存的基本设计结构，但没有解决多核数据一致性问题。

专利US20030131201A1提出了share memory的多核机制，类似消息共享机制。专利WO2010008460A1提出了存取队列，属于队列消息共享机制。源自伯克利大学的开源CPU工程Rochet中的Tilelink和diplomacy设计则属于总线共享一致性，其数据的一致性功能还需要特定的全局多核中断处理机制。这些设计对于特定的多核处理器设计仍存在种种效率或性能的问题。

发明内容

本发明提供一种支持内存一致性功能的数据缓存装置，在处理器的缓存装置内，解决多处理器核间数据一致性问题。

为实现上述目的，本发明实施例结合传统的缓存装置，提供了一种支持内存一致性功能的数据缓存装置，该支持内存一致性功能的数据缓存装置包括：

一个本地缓存装置，对应本地处理器核的数据缓存，记录本地缓存页相对于系统内存中数据的完整MESI状态；

一个对应远端缓存的查找表，对应远端处理器核的数据缓存，记录远端缓存页相对于系统内存中数据的完整MESI状态，以及综合状态判断结果；

一个在本地进行与远端查找表进行查找和比较的装置，将远端查找表中对应的数据页状态输出；

一个在本地综合判断状态的装置，将本地数据页状态与远端数据页状态进行综合判断，并对本地以及对应本地而处于远端的查找表对应状态进行更新。

本发明还提供一种数据一致性功能机制，其特征在于，本地缓存不仅进行本地查找，同时也进行远端查找，并就所命中得到的远端“影子”缓存页状态进行综合判断，再根据判断结果完成对数据的一致性操作。

本发明的效果在于：

1、简化了各种数据一致性要求带来的设计复杂度；

2、提高了多核之间数据一致性操作的性能和效率；

3、更适合在低成本嵌入式ASIC芯片上实现。

附图说明

图1为本发明一种支持内存一致性功能的数据缓存装置的结构图；

图2为本发明所述对应远端缓存的查找表的数据页的数据结构图；

图3为本发明所述一种数据一致性功能机制的流程图；

图4为本发明所述MESI内存协议的状态图。

附图标记说明

TLB translate lookaside buffer对应缓存的查找表

cacheable可缓存的存储策略，也是某一段内存地址空间的存储属性