[发明专利]高速缓存控制以减少事务回滚

说明书

背景技术

微处理器可采用基于事务的处理，其中操作（例如算术、逻辑型、存储器、分支、浮点等）被组织为不可分的集合，称为事务。每个事务作为完整单位在由微处理器所处理中成功或失败。换句话说，微处理器确保在事务中的全部操作都没有错误地完成，或它们中没有一个完成。如果完成了操作中的一些但当尝试其他操作时发生错误，那么微处理器“回滚”事务的全部操作（包括成功的那些），从而擦除事务的全部痕迹并将系统还原到微处理器从其开始处理事务的一致的、已知的状态。如果事务的全部操作都成功完成，那么事务由微处理器所提交，全部改变成为永久的，并且已知状态得到更新。

事务处理提防可能留下部分完成的事务的硬件和软件错误，该错误可导致未知的、不一致的状态。例如，如果不包含在事务中的代理（例如处理核心、直接存储器访问（DMA）侦听存储器控制器、指令获取单元等）尝试访问或修改包含在事务中的数据，那么事务处理系统保证回滚在任意未提交的（即，未完全处理的）事务中的全部操作，并还原一致的状态。通过跟踪微处理器的已知的和一致的状态以及如果事务不可提交则回滚到这种状态，可防止微处理器中的数据完整性的损坏并可增加微处理器的操作稳定性。

虽然回滚事务会防止数据损坏，但仍存在与回滚相关联的性能代价。例如，相对于成功提交的事务，在从回滚恢复的期间为正在处理的附加的操作付出代价。具体地，对于大的或长时间运行的事务，性能代价可能很大。

附图说明

图1示出了根据本公开的计算设备的微处理器的实施例。

图2示出了用来表征高速缓存中的高速缓存行的替换优先级级别的示范性列表。

图3示意性地示出了由高速缓存所使用的树状LRU高速缓存行替换方案。

图4示出了用于控制高速缓存以减少事务回滚的方法的实施例。

具体实施方式

本讨论阐述了用于以减少事务被回滚的可能性的方式来控制微处理器的高速缓存的新颖的系统和方法。更具体地，本讨论涉及用于替换高速缓存中的高速缓存行的多级别方案。

在一个示例中，基于其替换引起事务回滚的可能性来区分高速缓存行的优先次序用于替换。具体地，对高速缓存中的每个高速缓存行指派从多个替换优先级级别中所选择的替换优先级（replacement priority）级别。例如，在包容型高速缓存中，可对在较低级别的高速缓存中所复制的高速缓存行指派低于无效高速缓存行的替换优先级级别，因为如果替换了在较低级别的高速缓存中所复制的高速缓存行，那么也将必须替换在较低级别的高速缓存中的相应高速缓存行。由于这种替换影响多个高速缓存，所以存在较高的对引起事务回滚的操作造成干扰的可能性。相比之下，无效高速缓存行可被替换而不影响另一级别的存储器。在该示例中，具有较高替换优先级级别的高速缓存行的替换相比具有较低替换优先级级别的高速缓存行的替换将具有较低的引起事务回滚的可能性。

在该方案中，选择具有最高可用替换优先级级别的、在高速缓存中（或在集合关联的（set-associative）高速缓存的情况下在高速缓存的高速缓存行集合中）的最近最少使用（LRU）高速缓存行。进一步地，根据替换方案来替换所选择的具有最高可用替换优先级级别的最近最少使用高速缓存行。在一个示例中，采用树状LRU高速缓存行替换方案来替换高速缓存中的所选择的高速缓存行。注意，最高可用替换优先级级别表示如果在高速缓存（或高速缓存中的指定高速缓存行集合）中没有高速缓存行由最高替换优先级级别所表征，那么搜索具有下一个最高替换优先级级别的LRU高速缓存行，并贯穿替换优先级级别来以此类推，直到选择具有最高可用替换优先级级别的LRU高速缓存行。通过采用除基元替换方法（例如树状LRU）之外还结合基于替换优先级级别来选择高速缓存行的多级别控制计划，相对于仅替换最近最少使用高速缓存行的方法，可减少事务被回滚的可能性。因此，相对于当决定高速缓存行替换时不考虑事务回滚代价的高速缓存控制方法来说，可增加微处理器的处理性能。