[发明专利]一种处理器末级高速缓存的管理系统及方法

权利要求书

1.一种处理器末级高速缓存的管理系统，包括末级高速缓存，其特征在于，还包括粗粒度旁路监视器，其中：

粗粒度旁路监视器，用于记录每次末级高速缓存访问失效时的进入块和排出块对，通过学习最优旁路算法的行为指导切换替换模式或旁路模式,该最优旁路算法的行为，通过末级高速缓存后续访问中根据发生的最优旁路算法的条件选择采用替换方法和旁路方法的动作积累形成；根据发生一次末级高速缓存失效中当前记录的进入块标签和排出块标签，若判断满足最优旁路算法的第一条件：进入块的重用距离小于排出块的重用距离，则采用替换方法；否则，采用旁路方法；

末级高速缓存，用于在出现一次块访问失效时，向粗粒度旁路监视器传输块访问失效信息。

2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述粗粒度旁路监视器根据发生一次末级高速缓存失效中当前记录的进入块标签和排出块标签判断满足最优旁路算法的第二条件：进入块的重用距离大于排出块的重用距离，或判断满足最优旁路算法的第三条件：进入块、排出块的重用距离均为无穷大，则采用旁路方法。

3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述粗粒度旁路监视器包括替换历史记录和旁路决定计数器记录，其中：

替换历史记录是一个具有多项、多路组相连的结构，每一项包括：有效位，用于记录本记录项有效；替换算法位，用于实现替换历史记录的替换算法；核编号位，用于记录多核处理器的核编号；预取位，用于记录本次访问是否为预取访问；进入块标识位，用于记录由进入块地址产生的进入块标签；排出块标识位，用于记录由排出块地址产生的排出块标签；

旁路决定计数器记录，是针对处理器每一核的多个存储区域设置的群饱和计数器的记录，用于针对每个存储区域采用一个饱和计数器计数最优旁路算法中使用旁路方法的数目和使用替换方法的数目之差。

4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述粗粒度旁路监视器针对所述末级高速缓存的当前请求块地址形成所述请求块标签，若判断该请求块在所述替换历史记录中命中一项中的进入块标签，则根据所述核编号查找对应的旁路决定计数器记录，再根据所述进入块标签找到所述旁路决定计数器记录中相应的计数器进行正计数操作；或者若判断该请求块在所述替换历史记录中命中一项中的排出块标签，则根据所述核编号查找对应的旁路决定计数器记录，再根据所述进入块标签找到所述旁路决定计数器记录中相应的计数器进行负计数操作；然后将所述替换历史记录中命中的项置于无效。

5.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，

所述粗粒度旁路监视器根据块访问失效信息判断当前请求块在所述末级高速缓存中访问失效，则通过替换算法选择所述末级高速缓存中的另一个块作为排出块，并根据由该排出块的地址形成的排出块标签，判断该排出块在所述替换历史记录中命中一项中的进入块标签，则根据该项核编号位和所述进入块标签找到所述旁路决定计数器记录中相应的计数器进行负计数操作，再将该项置于无效；然后在所述替换历史记录中选择一项记录所述末级高速缓存访问失效的进入块和选择的排出块相应的信息；或者判断该排出块在所述替换历史记录中未命中任何项，则在所述替换历史记录中选择一项记录所述末级高速缓存访问失效的进入块和选择的排出块相应的信息。

6.按照权利要求4或5所述的系统，其特征在于，

所述粗粒度旁路监视器判断满足所述进入块的重用距离小于排出块的重用距离的第一条件，是指进入块命中所述替换历史记录中的进入块标签；判断满足所述进入块的重用距离大于排出块的重用距离的第二条件，是指进入块命中所述替换历史记录中的排出块标签；判断满足进入块、排出块的重用距离均为无穷大的第三条件，是指排出块命中所述替换历史记录中的进入块标签。

7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，

所述粗粒度旁路监视器根据预取位若判断本次访问是预取访问，则根据所述核编号和所述进入块标签找到相应的计数器P-BDC进行正计数或负计数操作；根据预取位若判断本次访问是正常访问，则根据所述核编号和所述进入块标签找到相应的计数器D-BDC进行正计数或负计数操作。

8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，

所述粗粒度旁路监视器在判断所述D-BDC或所述P-BDC的值小于零时，切换到所述替换模式；在判断D-BDC或P-BDC的值大于或等于零时，切换到所述旁路模式。