[发明专利]内存物理地址查询方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其涉及一种内存物理地址查询方法和装置。

背景技术

目前，处理器大多采用虚拟地址（Virtual Address，简称VA）来进行内存寻址，使用虚拟地址技术可以创建比实际物理地址（Physical Address，简称PA）大得多的寻址空间。采用虚拟存储器的处理器大多采用一种分页（Paging）机制，虚拟地址空间以页（Page）为单位进行划分，相应的，物理地址空间也以页（Page）为单位进行划分。在采用虚拟地址进行内存寻址的过程中，处理器中的内存管理单元（Memory Management Unit，简称MMU）需要将接收到的虚拟地址转换为物理地址。目前处理器大多采用旁路转换缓存器来缓存包含有处理器最近访问的内存的虚拟地址和物理地址之间的映射关系的页表缓存（Translation Lookaside Buffer，简称TLB），TLB中缓存的数据和内存页表区存储的数据是一致的，在内存页表区中，每一条包含虚拟地址和物理地址映射关系的记录称为一个页表项（Page Table Entry，简称PTE），同样的，在TLB中也缓存了部分甚至全部的页表项PTE。

在采用虚拟地址进行内存寻址时，内存管理单元MMU接收到应用程序发来的虚拟地址后，首先在旁路转换缓存器的TLB中进行搜索，如果TLB中缓存有与该虚拟地址对应的页表项，即TLB命中（Hit），则通过该页表项中的物理地址到一级缓存（Level1Cache）进行数据存取，如果Level1Cache中与该物理地址对应的数据缺失，则到二级缓存（Level2Cache）进行数据存取，如果Level2Cache中与该物理地址对应的数据缺失，则到内存中进行数据存取；如果TLB中不包含与该虚拟地址对应的页表项，即TLB未命中（Miss），则需要软件或操作系统（Operating System，简称OS）搜索与该虚拟地址对应的物理地址，并将该虚拟地址与该物理地址的映射关系作为一个页表项存入TLB中，以供内存管理单元MMU进行后续搜索。

现有技术中，在内存管理单元MMU中设置有预取缓存器（Prefetch Buffer，简称PB），PB中存储有多个页表项。在进行内存物理地址寻址时，首先在TLB中搜索对应的物理地址，当TLB未命中后，继续在PB中搜索对应的物理地址，若PB中存在对应的物理地址，则通过该物理地址进行数据存取并将命中的页表项存储至TLB中，若PB中不存在对应的物理地址，则将内存中的多个页表项存储至PB中，并覆盖PB中的当前存储数据。

然而，对于多线程处理器，多个硬件线程共享一个TLB，由于TLB的容量有限，当硬件线程数目较多时，TLB中页表项的数目无法满足多线程需求，从而导致每个硬件线程在采用虚拟地址进行内存寻址时，TLB未命中率很高，且TLB未命中后才去内存获取并缓存与该虚拟地址对应的页表项，因此寻址时间较长。

发明内容

本发明提供一种内存物理地址查询方法和装置，用以解决现有技术中存在的寻址时间较长的问题。

第一方面，本发明提供了一种内存物理地址查询方法，包括：

根据预设的线程切换策略，确定未来设定时间内内存寻址操作由第一线程变更为第二线程；

将备用缓存器中存储的所述第二线程的页表项存储至预取缓存器中，所述备用缓存器中存储旁路转换缓存器存储的页表缓存TLB中设定时间内未被查询的页表项；

接收所述第二线程发送的内存寻址请求消息，所述内存寻址请求消息中携带虚拟地址；

根据所述虚拟地址在所述旁路转换缓存器和所述预取缓存器存储的页表项中查询所述虚拟地址对应的物理地址。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述根据所述虚拟地址在所述旁路转换缓存器和所述预取缓存器存储的页表项中查询所述虚拟地址对应的物理地址，包括：

若所述旁路转换缓存器中存在与所述虚拟地址对应的第一物理地址，则通过所述第一物理地址访问内存进行数据存取；或者，

若所述旁路转换缓存器中不存在与所述虚拟地址对应的第一物理地址，且所述预取缓存器中存在与所述虚拟地址对应的第二物理地址，则通过所述第二物理地址访问所述内存进行数据存取。

根据第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述方法还包括：

若所述旁路转换缓存器中不存在与所述虚拟地址对应的第一物理地址，且所述预取缓存器中不存在与所述虚拟地址对应的第二物理地址，则在所述内存中查找与所述虚拟地址对应的第三物理地址。