[发明专利]清空高速缓冲存储器内容的装置

说明书

本发明涉及带有高速缓冲存储器的计算机系统，更具体地说涉及对高速缓冲存储器内容的清空。

暂存处理器用的数据的高速缓冲存储器被广泛地用来提高计算机系统的速度。当前的高速处理器采用大容量的返回复制(copy-back)型高速缓冲存储器。

返回复制型高速缓冲存储器的特征在于以下方面。当处理器执行存储指令时，被更新的数据并不写入主存储器，而是仅保存在高速缓冲存储器中。有时在下面的三种情况下被更新的数据写回主存储器。

一种情况是新数据必须存储在被更新数据的高速缓冲存储器的高速缓冲块中，这称为替换。另一种情况是在与另一高速缓冲存储器或I/O设备相连的系统总线上发布相关的读命令。第三种情况是由于某些原因必须回写被更新的数据。回写操作也叫作高速缓冲存储器清空操作。

例如，有许多I/O设备不支持相关的读命令。这些I/O设备仅使用非相关的读命令，它们只可以从主存储器中读数据，即使被更新的数据可能存在于高速缓冲存储器中。因此，在处理器使这种I/O设备读适当的数据之前，处理器必须将被更新的数据从高速缓冲存储器中写回主存储器中。

一些检查点/重算计算机系统也需要第三种回写操作。这些系统周期性地在主存储器中写检查点。检查点是这样一种状态，当出现故障时，计算机系统可以从上述状态重新开始数据处理。

当出现故障时，计算机系统将主存储器返回到上一个检查点，并利用记录在主存储器中的信息重新开始处理数据。对这种计算机而言，高速缓冲存储器中所有的被更新数据在每个检查点必须写回到主存储器中。

第三种回写操作在现有技术中是通过影响高速缓冲存储器的处理器指令完成的。

例如，图1表示在MIPS R4000处理器情况下回写操作的主循环。执行循环一次使高速缓冲存储器的一个高速缓冲块无效。被更新数据(如果有的话)写回到主存储器中，然后高速缓冲块的状态变为无效。

如果高速缓冲块不包含被更新数据时，那么执行循环一次需要六个处理器周期或三个总线周期，如果高速缓冲块包含被更新数据时，需要更多的周期。

由于高速缓冲存储器的容量非常大，所以对高速缓冲存储器的全部高速缓冲块的高速缓冲存储器清空操作需要很长的时间。在这一高速缓冲存储器清空操作期间，处理器不能对任何数据进行处理。

本发明的一个目的是缩短计算机系统的处理器进行高速缓冲存储器清空操作所需的时间。

本发明的再一个目的是提供一种改进了系统性能的高速缓冲存储器清空设备。

本发明的上述目的是通过提供一种清空高速缓冲存储器的内容的计算机系统达到的，该系统包括带有返回复制型高速缓冲存储器的处理器，该处理器具有总线窥探功能；主存储器；将处理器与主存储器相连的系统总线；与系统总线相连的监视器装置，用于监视系统总线上的总线命令；对监视器装置作出响应的存储装置，用于当高速缓冲存储器的数据更新时存储对应于被更新数据的物理地址和表示高速缓冲存储器中的数据处于更新状态的状态信息；读出装置，用于当高速缓冲存储器的被更新数据存储在主存储器中时读出存储在存储装置中的状态信息；以及与系统总线相连的命令输出装置，如果状态信息表示高速缓冲存储器中的数据已经被处理器修改，那么该输出装置输出无效总线命令，请求被更新数据从高速缓冲存储器传输到主存储器中。

根据本发明的另一方面提供了一种清空高速缓冲存储器的内容的方法，该方法包括以下步骤：监视系统总线上的总线命令；当高速缓冲存储器的数据更新时，在存储装置中存储对应于被更新数据的物理地址和表示高速缓冲存储器中的数据处于更新状态的状态信息；当高速缓冲存储器的被更新数据存储在主存储器中时读出存储的状态信息；以及如果高速缓冲存储器中的数据已经被处理器修改，那么向系统总线输出无效总线命令，请求被更新数据从高速缓冲存储器传输到主存储器中。

从以下详细描述中，本发明的其它目的、特征和优点将变得一目了然。然而应理解，由于本发明的精神和范围内的各种改变和修改对本领域的一般技术人员来说通过阅读以下的详细描述将是显而易见的，所以虽然详细描述和具体例子表示本发明的最佳实施例，但是它们只是为了说明的目的。

图1是说明现有技术的高速缓冲存储器清空操作的程序的一个

实施例；

图2是根据本发明的一个实施例的计算机系统的框图；

图3是说明当计算机系统正常运行时本发明的高速缓冲存储器清空设备的操作的流程图；

图4是说明根据处理器的指令本发明的高速缓冲存储器清空设备的操作的流程图；