[发明专利]用于提供具有低开销的存储器原子性的技术

说明书

一种支持存储器原子性的集成电路包括处理器核。所述处理器核包括数据高速缓存单元（DCU）、存储缓冲器（SB）、引退单元和存储器原子性设施。所述存储器原子性设施被配置成当被占用时（a）响应于所述处理器核执行作为代码的原子区域的部分的存储指令，向所述SB添加SB条目；（b）响应于所述引退单元引退所述存储指令，使所述SB中的所述SB条目变成资深的；以及（c）响应于所述引退单元提交与所述原子区域相关联的事务，使所述SB条目变成启用游走。其它实施例被描述和要求保护。

技术领域

本公开一般涉及数据处理系统，并且特定地涉及用于在数据处理系统中提供存储器原子性（atomicity）的技术。

背景技术

一些处理器能够执行指令的推测性（speculative）执行，同时还同时执行多个线程。出于该公开的目的，可将被推测性执行的指令序列称为“推测性集”。推测性集可包括一个或多个存储器访问指令，诸如从存储器读数据的指令（以下称为“加载”指令）、和/或向存储器写数据的指令（以下称为“存储”指令）。处理器可使用推测性执行来在面对依存、异常、中断等时推测性地以乱序的方式执行指令。附加地或备选地，处理器可使用推测性执行来执行作为可原子性提交或回滚并撤消的事务的一部分的指令。

为了避免错误结果，可有必要原子地执行推测性集中指令中的至少一些，特别是当处理器正在执行指令作为事务的一部分的时候。例如，如果推测性集包括将数据从存储器中的位置加载到寄存器中的加载操作、修改该数据的另一操作、以及将修改后的数据写回到该存储器位置的存储操作，则可有必要确保在执行推测性加载和推测性存储的时间之间，没有其它线程能够读或修改该存储器位置中的数据。出于该公开的目的，要被原子地执行的指令序列可被称为“原子区域”。

当数据处理系统正在执行一个线程同时也在执行一个或多个其它线程时，相对于第一线程，其它线程通常可被称为“外部世界”。当处理器执行原子区域时，处理器可给外部世界提供原子区域中的所有指令被同时执行和/或作为单个事务执行的假象（illusion）。换句话说，处理器可给外部世界提供原子区域的原子执行的假象。处理器可通过定义或实例化包括属于原子区域的指令的事务来实现原子区域。

另外，处理器可自动地优化指令流，并且处理器可执行所优化的指令中的一些或所有而不是原始源指令流。例如，处理器可使用二进制转换（BT）将来自源程序的代码的区域转换成对应的优化指令集。另外，该优化的指令集可包括需要被原子地执行以确保适当结果的指令的区域（或指令的多个不同区域）。因此，处理器可创建或定义事务，该事务包括需要被原子地执行的优化指令的区域。换句话说，处理器可使用实现原子区域的事务。因此，该事务内的指令可被称为“原子区域”。并且当处理器尝试执行该事务时，处理器将中止或提交该事务。如果该事务中止，则处理器的架构状态将然后给外部世界呈现好像事务中的任何指令都没有执行一样。但是，如果事务被提交，则处理器的架构状态将然后给外部世界呈现好像事务中的所有指令都被执行一样。

从执行原子区域的线程的角度来看，在原子区域内部的中间点，处理器的架构状态可与让处理器执行原始代码流而可能存在的状态不一致（或不同）。但是，通过使用原子执行，处理器防止外部世界在那些中间点观察处理器的架构状态。相反，状态仅在代码流中的预定点（即原子区域外部的点）可被外部世界观察到。

当事务中的原子区域包括将数据存储在存储器位置的指令（或多个存储指令）时，该原子区域的原子执行要求处理器当且仅当事务提交时向外部世界提供该存储器位置已经被修改的假象。出于该公开的目的，术语“存储器原子性”是指用于原子地执行包括存储器访问指令的事务的技术和操作。