[发明专利]处理器、内存控制器、片上系统芯片和数据预取方法

说明书

本申请公开了一种处理器、内存控制器、片上系统芯片和数据预取方法，涉及存储领域，用于提高数据预取的覆盖率。处理器包括：内核、缓存控制器和缓存；内核中运行线程；缓存控制器用于：获取线程访问至少一个物理页面的页面访问密度，页面访问密度指单个物理页面中在预设时间内被线程访问的缓存线占全部缓存线的比率；在线程访问目标物理页面的目标缓存线对应的数据的情况下，当至少一个物理页面的页面访问密度满足第一条件时，向内存控制器发送请求消息，请求消息用于请求获取内存中与多个缓存线对应的数据，多个缓存线包括目标缓存线以及目标物理页面中与目标缓存线关联的预取缓存线；从内存控制器接收多个缓存线对应的数据，并存储至缓存中。

技术领域

本申请涉及存储领域，尤其涉及一种处理器、内存控制器和片上系统(system onchip，SoC)芯片和数据预取方法。

背景技术

由于处理器性能提升速度远远快于内存性能提升的速度，内存性能限制了处理器性能的释放，成为系统主要性能瓶颈。目前可以通过数据缓存和数据预取来解决这一问题。其中，数据缓存指通过处理器内部的高速缓存来暂时存储内存中的数据，处理器通过访问缓存来避免直接访问内存。数据预取指提前将内存中的数据加载到缓存中，以便于处理器访问。

现有技术中数据预取的粒度是缓存线(cache line)，通常缓存线的大小为32或64字节。每次预取的数据量较少，使得处理器所需要的数据被预取到缓存中的占比较低，即覆盖率较低。

发明内容

本申请实施例提供一种处理器、内存控制器、片上系统芯片和数据预取方法，用于提高数据预取的覆盖率。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供了一种处理器，包括：内核、缓存控制器和缓存；内核中运行线程；缓存控制器用于：获取线程访问至少一个物理页面的页面访问密度，页面访问密度指单个物理页面中在预设时间内被线程访问的缓存线占全部缓存线的比率；在线程访问目标物理页面的目标缓存线对应的数据的情况下，当至少一个物理页面的页面访问密度满足第一条件时，向内存控制器发送请求消息，请求消息用于请求获取内存中与多个缓存线对应的数据，多个缓存线包括目标缓存线以及目标物理页面中与目标缓存线关联的预取缓存线；从内存控制器接收多个缓存线对应的数据，并存储至缓存中。

本申请实施例提供的处理器，当处理器中内核运行的线程访问至少一个物理页面的页面访问密度满足第一条件时，即从该线程历史访问物理页面时的行为来说，通常会访问同一物理页面内较多的缓存线对应的数据，所以在该线程访问新的物理页面中的目标缓存线对应的数据的情况下，处理器不仅请求内存控制器获取目标缓存线对应的数据，还请求内存控制器获取同一物理页面中与目标缓存线关联的预取缓存线对应的数据，从而提高数据预取的覆盖率。

在一种可能的实施方式中，至少一个物理页面的页面访问密度满足第一条件，包括：至少一个物理页面的页面访问密度的均值大于第一门限，或者，至少一个物理页面的页面访问密度的最大值大于第二门限，或者，至少一个物理页面的页面访问密度的每个值均大于第三门限。至少一个物理页面的页面访问密度满足第一条件的物理意义在于：如果一个线程历史访问的大部分物理页面的页面访问密度都很高，那么当该线程访问一个新的物理页面的时候，就可以提前把内存中与该物理页面中多个缓存线对应的数据预取到缓存中，这样就能够提高预取的覆盖率而且准确率也不会过低。

在一种可能的实施方式中，缓存控制器具体用于：先从内存控制器接收目标缓存线对应的数据，后从内存控制器接收预取缓存线对应的数据。即处理器先接收到内核立即需要的目标缓存线对应的数据，后接收到内核未来可能需要的预取缓存线对应的数据，使得内核获取目标缓存线对应的数据后可以立即对数据进行处理，相对于先接收到预取缓存线对应的数据后接收到目标缓存线对应的数据来说，能够降低内核从内存获取数据的时延。