[发明专利]高性能缓存系统和方法

权利要求书

1.一个数字系统，包括：

一个处理器核，所述处理器核连接一个包含数据的第一存储器和一个比第一存储器速度更快的第二存储器，且所述处理器用于执行一段包含至少一条使用一个基地址在第二存储器中访问数据的指令，和

一个缓存控制单元，所述缓存控制单元连接第一存储器、第二存储器和处理器核，用于在处理器核执行访问数据的指令前将数据从第一存储器填充到第二存储器中，

其特征在于所述缓存控制单元可进一步用于：

对指令段进行审查，从而提取出至少包含数据访问指令信息和最后更新寄存器指令信息的指令信息，

根据提取出的指令信息建立对应指令段的轨道，

在最后更新至少一条访问数据的指令所用的寄存器的指令执行后，根据指令段对应的轨道将第一存储器中的数据填充到第二存储器中。

2.根据权利要求1所述数字系统，其特征在于：

所述轨道包含复数个轨迹点，每个对应指令段中的一条指令。

3.根据权利要求2所述数字系统，其特征在于：

数据寻址格式为基地址寄存器加上偏移量的方式。

4.根据权利要求3所述数字系统，其特征在于：

数据访问指令信息包含一个数据访问指令标志，一个基地址寄存器号和一个偏移量；和

寄存器更新指令信息包含一个寄存器更新指令标志和一个基地址寄存器号。

5.根据权利要求1所述数字系统，其特征在于缓存控制单元进一步包括：

一个沿指令段以比指向当前正在被处理器核执行的当前指令指针更快速度移动的用以提取指令信息的数据指针，并停止在至少一条访问数据的指令处。

6.根据权利要求5所述数字系统，其特征在于缓存控制单元进一步用于：

将所有更新基地址寄存器的指令的位置信息存储到相应的基地址寄存器位置寄存器中；

对当前指令指针和存储在基地址寄存器位置寄存器中的对应至少一条访问数据指令的位置信息进行比较；和

如果当前指令指针大于或等于存储在基地址寄存器位置寄存器中的位置信息，那么生成一个信号从而基于基地址产生完整数据地址。

7.根据权利要求6所述数字系统，其特征在于缓存控制单元进一步用于：

根据完整的数据地址将数据从第一存储器填充到第二存储器。

8.根据权利要求6所述数字系统，其特征在于缓存控制单元进一步用于：

对该完整地址和一个主动表中的表项进行匹配以确定数据是否已经在第二存储器中；

当没有表项与该完整地址匹配成功时，在主动表中建立一个包含该数据的数据块号的新表项，并使用这个数据块号将数据填充到第二存储器中；和

当有一个表项与该完整地址匹配成功时，从该表项中获取该数据对应的数据块号。

9.根据权利要求6所述数字系统，其特征在于缓存控制单元进一步包括：

一个用于保存供处理器核按顺序访问复数个数据块的对应这复数个数据块的复数个数据块号的队列。

10.根据权利要求1所述数字系统，其特征在于：

所述轨道也被用做指令段的轨道，用以将指令段填充到与第二存储器中数据部分不同的部分。

11.根据权利要求10所述数字系统，其特征在于指令信息进一步包括分支指令信息，和缓存控制单元进一步包括：

一个沿指令段以比指向当前正在被处理器核执行的当前指令指针更快速度运行的用以提取指令信息的数据指针，并停止在第一条分支指令处，而不是停止在至少一条访问数据的指令处。

12.根据权利要求11所述数字系统，其特征在于：

所述分支指令信息包括直接寻址分支指令信息和间接寻址分支指令信息。