[发明专利]一种非阻塞高速缓存缺失处理方法及装置

权利要求书

1.一种非阻塞高速缓存缺失处理装置，其特征在于，包括：

缓冲表，用于存储乱序执行处理器的取指令请求的地址信息、线程号和状态信息，还用于存储片上互联网络矩阵的返回数据；

线程表，用于存储线程输入请求在所述缓冲表中的位置信息，并在数据返回时查询所述缓冲表；

高速缓存器；

控制处理模块，用于控制所述缓冲表、所述线程表和所述高速缓存器，所述控制处理模块用于查询所述缓冲表中的状态信息，以使所述高速缓存器对收到的指令进行非阻塞并行处理。

2.根据权利要求1所述的非阻塞高速缓存缺失处理装置，其特征在于，还包括多个硬件缓存器，所述控制处理模块还用于在数据缓存的访问发生冲突时，将冲突请求通过所述多个硬件缓存器进行分类存储。

3.根据权利要求1所述的非阻塞高速缓存缺失处理装置，其特征在于，所述地址信息包括所述乱序执行处理器的取指令请求的虚拟地址和经过转译后备缓冲器TLB转换后的内存物理地址。

4.根据权利要求1所述的非阻塞高速缓存缺失处理装置，其特征在于，还包括：

TLB缓冲表；

其中，所述控制处理模块还用于当虚拟地址向物理地址转换时，先访问所述TLB缓冲表，如果访问所述TLB缓冲表未命中，再发起TLB请求。

5.根据权利要求4所述的非阻塞高速缓存缺失处理装置，其特征在于，所述控制处理模块还用于在索引寻址时，将索引中低N位划分为缓存行Cache Line位，并将物理地址中的低位设为字节偏移。

6.根据权利要求2所述的非阻塞高速缓存缺失处理装置，其特征在于，所述多个硬件缓存器包括：

载入存储单元保留站，用于缓存发射级发送的指令，释放发射窗口；

更新缓存器，用于缓存命中所述高速缓存器的保存Store请求，并在流水线空闲时更新数据缓存；

回填缓冲器，用于缓冲所述高速缓存器在缺失情况下的数据载入请求；

写缓冲器；

其中，所述控制处理模块还用于流水线中运行的Store指令需要访问片外存储器时将请求写入所述写缓冲器，由所述写缓冲器自动完成片外数据的更新。

7.一种非阻塞高速缓存缺失处理方法，其特征在于，包括权利要求6所述的非阻塞高速缓存缺失处理装置，所述非阻塞高速缓存缺失处理方法包括：

在所述高速缓存器处于空闲状态时，如果接收或记录新的取指令请求后，将所述高速缓存器的状态变更为等待并查询TLB状态；

在所述高速缓存器处于所述等待并查询TLB状态下收到访问请求时，如果所述TLB缓冲表命中，则将所述访问请求的物理地址存入所述缓冲表，并将所述高速缓存器的状态变更为传输就绪状态；

在所述高速缓存器处于所述传输就绪状态下，监测所述访问请求的标签是否命中，如果命中则将所述高速缓存器的状态变更为流水线匹配状态；

在所述高速缓存器的状态处于所述流水线匹配状态下，如果流水线匹配命中，则读出相应数据并将所述相应数据存入所述缓冲表，并将所述高速缓存器的状态变更为数据准备就绪状态。

8.根据权利要求7所述的非阻塞高速缓存缺失处理方法，其特征在于，还包括：

在所述高速缓存器处于所述等待并查询TLB状态下收到访问请求时，如果未命中所述TLB缓冲表，则将所述高速缓存器的状态变更为TLB未命中状态；

发起TLB请求，在地址转换结束后将所述高速缓存器的状态变更为所述传输就绪状态。

9.根据权利要求7所述的非阻塞高速缓存缺失处理方法，其特征在于，还包括：

在所述高速缓存器处于所述传输就绪状态下，监测所述访问请求的标签是否命中，如果未命中则将所述高速缓存器的状态变更为标签未命中状态；

遍历所述缓冲表中状态为未命中的信息，发送外部数据请求后，将所述高速缓存器的状态变更为访问外部数据状态；

在收到与所述外部数据请求的对应的返回数据时，将所述高速缓存器的状态变更为所述传输就绪状态。