[发明专利]探听过滤器和非包含共享高速缓冲存储器

说明书

技术领域

本发明涉及数据处理系统的领域。更具体来说，本发明涉及高速缓冲存储器层次结构和用于支持所述高速缓冲存储器层次结构内的一致性的探听过滤电路。

背景技术

已知提供了具有高速缓冲存储器层次结构的数据处理系统。在非包含(non-inclusive)操作模式中，高速缓冲存储器层次结构进行操作以使得保持了缓存行数据的单个拷贝。此单行的缓存数据例如可以保持在一级(L1)、二级(L2)或三级(L3)，但是不会保持在多于一个等级或者一个等级内的多于一个缓存中。此类非包含操作有效利用了缓存层次结构内的存储容量，但是却有当缓存行数据未存储在靠近请求访问所述缓存行数据的事务处理源的位置时访问所述缓存行数据较慢的缺点。

另一种操作模式为包含(inclusive)模式。在包含操作模式中，可以将缓存行数据存储在缓存层次结构的多个等级中和缓存层次结构的一个等级内的多个缓存中。此类型的操作可以给请求事务处理源提供对给定行的缓存数据的更快访问，但是却有对缓存层次结构的存储资源的利用效率较低的缺点。

已知提供了探听过滤器(snoop filter)电路，所述探听过滤器电路用以将探听标签(tag)值存储在包含操作模式内，所述探听标签值标识哪些高速缓冲存储器正在存储给定缓存行数据的拷贝，使得探听请求和访问可以被指向正在存储目标缓存行数据的那些本地高速缓冲存储器。探听过滤器电路的缺点在于门数、功率、面积等方面消耗的资源。

发明内容

从一个方面来看，本发明提供了用于处理数据的设备，该设备包括以下部件：多个事务处理源，所述多个事务处理源中的每一个具有本地高速缓冲存储器；共享高速缓冲存储器，其耦接到所述多个事务处理源并配置为在非包含模式下操作，所述共享高速缓冲存储器存储追踪哪些缓存行数据被存储在所述共享高速缓冲存储器中的共享缓存标签值；和探听过滤器电路，其配置为存储用于追踪哪些缓存行数据被存储在所述本地高速缓冲存储器中的探听过滤器标签值；其中响应于对具有目标标签值的目标缓存行数据的事务处理请求：

(i)所述共享高速缓冲存储器配置为将所述目标标签值与所述共享缓存标签值进行比较，以检测所述目标缓存行数据是否被存储在所述共享高速缓冲存储器中；和

(ii)所述探听过滤器电路配置为将所述目标标签值与所述探听过滤器标签值进行比较，以检测所述目标缓存行数据是否被存储在所述本地高速缓冲存储器的任一个中。

本技术提供一种数据处理设备，其具有在非包含模式下操作的共享高速缓冲存储器(如3级高速缓冲存储器)。该数据处理设备还具有探听过滤电路，其存储追踪哪些缓存行数据被存储在本地存储器中的探听过滤器标签值。探听过滤器电路不需要为保持在共享高速缓冲存储器内的缓存行数据存储探听过滤器标签值(尽管在下文论述的某些情况下，也会存储所述标签值)，因为可以替代地使用共享缓存标签值来标识和定位将受到事务处理请求的目标缓存行数据。这节省了探听过滤器电路内的空间。本技术可以被认为提供了一种系统，所述系统关于其数据值存储以非包含形式操作(即，共享高速缓冲存储器以非包含形式存储缓存行数据)，同时包含性地提供标签存储(即，存在于共享高速缓冲存储器和本地高速缓冲存储器内的所有缓存行数据的标签被分别存储在共享高速缓冲存储器和探听过滤器电路内)。这有助于减少所需要的探听流量，因为缓存行数据的位置和存在可以从探听过滤器电路和共享高速缓冲存储器来确定。

探听过滤器电路可以仅存储指示缓存行数据存在于本地高速缓冲存储器中的一个内的探听过滤器标签值，并需要对所有那些本地高速缓冲存储器进行广播。然而，一些实施例可以将事务处理源标识数据存储在探听过滤器电路内，此事务处理源标识数据标识哪些缓存行数据被存储在哪些高速缓冲存储器中。以此方式，更加可能避免推测性探听，因为可以仅从探听过滤器电路确定哪些行的缓存数据被存储以及存储在哪些本地高速缓冲存储器中。

事务处理源标识数据可以用以仅标识单个本地高速缓冲存储器，因为这将会保持存储容量并且在很多操作环境下可能已足够。在其它实施例中，事务处理源标识数据可以标识事务处理源的适当子集，该子集所具有的数量被选择来在所消耗的存储空间与所实现的效率增益之间进行平衡。单项事务处理源标识数据也可能为不精确的，并且标识一系列的事务处理源，例如，所有偶数编号的事务处理源或者具有在某一范围内的编号的所有事务处理源。