[发明专利]一种旁路转换缓冲页掩码实现的装置及方法有效
| 申请号： | 200910236696.7 | 申请日： | 2009-10-28 |
| 公开（公告）号： | CN101714122A | 公开（公告）日： | 2010-05-26 |
| 发明（设计）人： | 汪文祥;李祖松;徐翠萍;郝守青 | 申请（专利权）人： | 北京龙芯中科技术服务中心有限公司 |
| 主分类号： | G06F12/10 | 分类号： | G06F12/10 |
| 代理公司： | 北京市隆安律师事务所 11323 | 代理人： | 史霞 |
| 地址： | 100080 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 旁路 转换 缓冲 掩码 实现 装置 方法 | ||
【说明书】：
技术领域
本发明涉及计算机体系结构领域，尤其涉及一种计算机中旁路转换缓冲 页掩码实现的装置及方法。
背景技术
现代处理器为支持操作系统进行虚拟内存管理均实现了MMU(Memory Management Unit，内存管理单元)的支持，通过硬件方式或软硬件结合的 方式完成虚实地址转换工作。
为降低虚实地址转换过程中的延迟开销，现代处理器通常在内部实现了 旁路转换缓冲(Translation lookaside buffer，TLB)作为操作系统页表的缓 冲。旁路转换缓冲通常为若干项，每一项存放一个虚、实地址对，表示一组 虚、实页地址的对应转换关系，同时对应该页的诸多相关属性也记录在同一 项的其他域中。
操作系统的页容量大小与系统的性能效率紧密关联，其容量越大，应用 在执行过程中旁路转换缓冲发生页缺失的次数会降低，但是页的初始化、迁 移等维护开销会相应增加，物理内存的利用效率也会降低。其容量变小，在 提升了物理内存使用效率的同时，也会增加应用在执行过程中旁路转换缓冲 发生页缺失的次数，从而降低程序性能。
对于不同特性应用，其页大小的最佳平衡点也不相同。在一个拥有众多 不同特性应用的系统中，为获得最佳的系统特性，操作系统需要根据各类应 用的特性为其分配不同大小的页。为能进一步支持操作系统进行这种操作， 处理器在其MMU部件中也需要加入支持不同页大小的功能。
旁路转换缓冲作为处理器内部MMU的核心部件，对其所作的最直观的 改进时在每一个页表项添加一个表示页大小的域。由于页的大小通常为2的 幂次方字节，因此页大小的表示可以简化为通过页掩码的形式来表示。在一 般的实现中，页掩码的位数与旁路转换缓冲中存放的虚页号位数相同。在具 体的物理实现中，页掩码通常与虚页号一起通过CAM(相联存储器)实现， 其面积与所需存储容量呈正相关，由此，操作系统也要求页掩码的存储开销 尽可能小。
发明内容
本发明针对现有技术中的缺陷，提供一种旁路转换缓冲页掩码实现的装 置及方法，既可有效降低页掩码信息存储的开销，又能保证旁路转换缓冲页 掩码的高效实现。
本发明所述的旁路转换缓冲页掩码实现的装置，应用于处理器的旁路转 换缓冲，包括：
页掩码信息转换单元，用于将原始页掩码信息按预定规则转换为对应的 中间信息；
中间信息储存单元，用于储存上述中间信息；
以及，
页掩码信息还原单元，用于按预定规则将中间信息储存单元中的中间信 息还原为等同于对应原始页掩码信息的新的页掩码信息。
本发明所述的旁路转换缓冲页掩码实现的装置中，所述页掩码信息转换 单元将原始页掩码信息中设定数量的“1”或“0”计为中间信息中的1个“1” 或“0”；
所述页掩码信息还原单元将中间信息中的1个“1”或“0”计为新的页 掩码信息中对应于上述设定数量的“1”或“0”。
本发明所述的旁路转换缓冲页掩码实现的装置中，所述页掩码信息转换 单元将原始页掩码信息中设定数量的“1”或“0”计为中间信息中等于上述 设定数量的数值；
所述页掩码信息还原单元将中间信息中的数值计为新的页掩码信息中等 于上述数值的数量的“1”或“0”。
本发明还提供一种旁路转换缓冲页掩码实现的方法，应用于处理器的旁 路转换缓冲，包括如下步骤：
步骤一，将原始页掩码信息按预定规则转换为对应的中间信息并储存；
步骤二，将上述中间信息按预定规则还原为等同于对应原始页掩码信息 的新的页掩码信息。
本发明所述的旁路转换缓冲页掩码实现的方法的步骤一中，将原始页掩 码信息中设定数量的“1”或“0”计为中间信息中的1个“1”或“0”；
所述步骤二中，将中间信息中的1个“1”或“0”计为新的页掩码信息 中对应于上述设定数量的“1”或“0”。
本发明所述的旁路转换缓冲页掩码实现的方法的步骤一中，将原始页掩 码信息中设定数量的“1”或“0”计为中间信息中等于上述设定数量的数值；
所述步骤二中，将中间信息中的数值计为新的页掩码信息中等于上述数 值的数量的“1”或“0”。
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- 本发明提供了一种内存静态划分虚拟化方法，包括：在进行虚地址转换时，首先查询TLB表，如果虚地址在表中命中，则直接根据TLB中的页表项中的页帧号确定虚地址所对应的机器地址；如果没有命中，则转入TLB的不命中处理流程。在TLB的不命中处理流程中，从虚拟地址获得物理地址，再通过虚拟机控制寄存器中存储的虚拟机地址偏移计算出物理地址对应的机器地址，再将机器地址装填至TLB中。其中，所述虚拟机地址偏移为虚拟机控制寄存器中存放的虚拟机地址偏移量。
- 基于多体并行缓存结构的数据访问方法-201310069865.9
- 徐金波;董德尊;赖明澈;陆平静;王绍刚;徐炜遐;肖立权;庞征斌;王克非;夏军;童元满;陈虎;张峻;齐星云;王桂彬;常俊胜;张建民;罗章 - 中国人民解放军国防科学技术大学
- 2013-03-05 - 2013-05-22 - G06F12/10
- 一种基于多体并行缓存结构的数据访问方法，步骤为：(1)、将数据存入主存储器M；二维Cache阵列C以二维矩阵形式组织，记Cache体的个数为a×b个；(2)、处理部件P将所需a×b数据块的虚拟地址发送到地址映射表AT，地址映射表AT将虚拟地址转换为a×b数据块中每个数据在二维Cache阵列C的相应体中的物理地址；(3)、将步骤(2)得到的物理地址并行发送到二维Cache阵列C中的a×b个体，将a×b数据块的所有数据从二维Cache阵列C中并行读出，送入处理部件P；(4)、地址映射表更新部件ATU负责对地址映射表AT的表项进行更新。本发明可保证访存地址灵活性和高带宽，提高数据存取效率，降低存储层次间的数据传输次数和传输延迟。
- 一种缓存数据访问方法及数据缓存系统-201210568333.5
- 窦元 - 北京搜狐新媒体信息技术有限公司
- 2012-12-24 - 2013-04-03 - G06F12/10
- 本发明公开了一种缓存数据访问方法及数据缓存系统。其中，方法包括：接收用户的访问请求，访问请求中携带有键信息；根据键信息，查找哈希表得到对应的第一内存块；当访问请求为写数据请求，将第一内存块转移至全局LRU以及对应用户的用户LRU中与写后数据大小级别相同的第一链表头部，其中，用户LRU中预置有所有用户所属的内存块链表；如果用户占用内存达到内存限额，当第一链表不为空时，则取处于第一链表尾部的内存块保存写后数据；否则，当第一链表为空时，获取全局LRU中与写后数据大小级别相同的第二链表，取处于第二链表尾部的内存块保存写后数据；将保存写后数据的内存块转移至第一和第二链表的头部。
- IOMMU架构的TLB支持-201180009059.1
- 安德鲁·克格尔;马克·赫梅尔;埃里克·博林 - 超威半导体公司
- 2011-02-16 - 2013-04-03 - G06F12/10
- 本实施例容许具有独立于页表结构和格式的改进转换性能的输入/输出内存管理单元（IOMMU）的较小的、较简单的硬件实现。实施例还提供了实现的设备无关的结构和方法，使得软件的通用性更强（较少的特定软件版本，进而降低了开发成本）。
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