[发明专利]一种基于步幅和数据相关性的数据预取器及其预取方法

摘要

本发明公开了一种基于步幅和数据相关性的数据预取器及其预取方法，所述预取器包括步幅预取表、历史数据表、数据队列；所述预取方法通过步幅预取表和历史数据表对二级缓存未命中进行检测，判断是否进入预取状态，相应的在数据队列中添加预取请求，并对向外存访问接口发出预取信号进行预取。所述预取器及其预取方法在步幅预取方案的基础上增加关联性预取的技术特点，减少步幅预取方案的训练过程，从而提高步幅预取方案的预取覆盖率，实现性能提升并且节省了大量存储空间。

主权项

1.一种基于步幅和数据相关性的数据预取器，其特征在于：所述预取器包括未命中地址缓存、步幅预取表、历史数据表、数据队列；其中，所述未命中地址缓存，用于记录二级缓存收到的数据请求地址，将该地址称为未命中地址，并且将该未命中地址发送给步幅预取表和历史数据表；所述步幅预取表，用于步幅预取的训练和实现，若成功进入预取模式，则将相关数据发送给历史数据表；按时间顺序存储各个数据流信息；对当前未命中地址所属数据流，对比当前未命中地址与历史数据流信息，判断步幅预取表是否命中，若命中，则使用当前未命中地址更新历史数据流信息，若连续命中达N次，则状态机进入预取模式，其中，N为大于1的正整数；当状态机退出预取模式时，则步幅预取表将自身的历史数据流信息发送给历史数据表；所述历史数据表按时间顺序存储各个历史未命中地址预取流数据流信息；对当前未命中地址所属数据流，并对比当前未命中地址与历史数据流信息历史预取流，判断历史数据表是否命中，若命中，则状态机进入预取模式，历史数据表将命中历史数据流信息发送给步幅预取表；步幅预取表首先使用命中历史数据流信息替换自身的历史数据流信息，然后使用当前未命中地址更新历史数据流信息；所述历史数据表中，仅保存属于相同数据流的最近的M个预取流，其中，M为大于等于1的正整数；每个预取流存储在一个历史数据条目下，每个历史数据条目还包括如下属性：前置位字段：用于辨别不同的数据流，若两个以上未命中地址的前置位在同一范围内，则认为该两个以上未命中地址属于同一数据流；起始地址字段，用于记录预取流的起始地址的索引位；地址差值字段，用于记录预取流的步幅；计数器2字段，用于记录进入此预取模式的请求个数预取流的地址个数；判断历史数据表是否命中的方法为：用当前未命中地址的索引位的起始地址分别减去属于相同数据流的最近的M个未命中地址预取流起始地址的索引位起始地址，差值分别除以对应的M个未命中地址的地址差值，将M个结果分别与对应的M个计数器2相减，若存在一个以上小于零的差值，则认为历史数据表命中；若历史数据表命中，则历史数据表将当前未命中地址和命中预取流的地址差值、计数器2发送给步幅预取表并存储则步幅预取表将当前未命中地址发送给历史数据表并存储；所述历史数据表，用于记录成功进入预取状态的数据流；所述数据队列，用于记录数据请求和得到的数据。