[发明专利]将经修改的高速缓存数据写入后备存储器同时保留写权限的方法及装置

说明书

描述了一种方法，该方法包括响应于来自处理单元的被指引到高速缓存的标识高速缓存行的请求为事务性操作执行以下内容。读取该高速缓存行，并且如果该高速缓存行处于经修改高速缓存一致性协议状态下，将该高速缓存行转发到将致使将该高速缓存行写入更深的存储设备的电路，以及将该高速缓存行的可由该处理单元用于该事务性操作的另一个实例改变到专用高速缓存一致性状态。

发明领域

本发明的领域总体上涉及计算系统并且更确切地涉及用于将经修改的高速缓存数据写入后备存储器(backing store)同时保留写权限的方法和装置。

背景

图1示出具有多个处理单元101_1至101_N的计算系统100。处理单元101_1至101_N可对应于其中系统100对应于处理器的指令执行流水线，或者处理单元101_1至101_N可对应于其中系统100对应于多处理器计算系统的处理器。

这些处理单元各自具有其自身的对应的内部一个或多个高速缓存级别102_1至102_N。这些处理单元还共享一个或多个公用高速缓存级别103和更深的系统存储器104。高速缓存级别102_1至102_N、103的总体目标是通过将倾向于由处理单元101_1至101_N调用的数据项和指令保持在高速缓存内来最小化对共享存储器104的访问。然而，因为非常可能的是在不同的处理单元101_1至101_N上运行的对应的程序代码可能希望同时使用同一个数据项，实现“一致性”协议以便确保该数据项在计算处理器/系统100内作为整体保持“一致”。

常用的一致性协议是MESI协议。MESI协议向任何高速缓存数据项分配四种不同状态中的一种：1)修改(M)；2)专用(E)；3)共享(S)；以及4)无效。处于M状态下的高速缓存行对应于具有尚未被更新到更深的高速缓存级别(即，朝向共享存储器104)或直接更新到存储器104的最近更新的数据的“脏”高速缓存行。在此，值得指出的是在典型的实现方式中，每个高速缓存级别可支持针对特定高速缓存行地址的M状态。也就是，相同的高速缓存行地址可在每个高速缓存级别下处于M状态下。在这种情况下，每个更高的级别(即，朝向处理单元)表示对高速缓存行的数据的更新近改变。

处于E状态下的高速缓存行对应于“干净的”数据。也就是，其数据内容与共享存储器104内的其相应的条目(即，相同的地址)相同。当将新数据写入处于E状态下的高速缓存行(例如，通过处理器器直接在最高的高速缓存级别，或者当在中间高速缓存级别接收到从下一更高的级别逐出的高速缓存时)时，高速缓存行的状态改变为M状态。

当高速缓存行处于M状态下并且该高速缓存行被逐出时，该高速缓存行的数据必须被写回下一更深的高速缓存级别或写回共享存储器104。如果被写回下一更深的高速缓存级别，其在下一更深的高速缓存级别保持在M状态下。如果被写回共享存储器，其可转变到E状态。当高速缓存行处于M状态下时，处理单元被允许访问该高速缓存行(例如，通过高速缓存监听)并且甚至更新它(将新值写入该高速缓存行)。根据一种MESI实现方式，处于M状态下的高速缓存行对简单读取的监听致使高速缓存行状态从M状态转变到S状态。以对其进行写回(“读拥有”)为目的的对该高速缓存行的读取致使该高速缓存行从M状态转变到I状态。

处于S状态下的高速缓存行通常对应于具有跨各个高速缓存102_1至102_N、103的多个副本的高速缓存行。在典型的情况下，高速缓存行的单个实例在特定处理器的高速缓存中驻留在E状态下。如果另一个处理器期望相同的高速缓存行，该高速缓存行的第二副本被发送到请求处理器。该高速缓存行的状态因此从E改变到S，因为现在在系统中存在该高速缓存行的两个副本，每个副本针对相关联的地址具有与共享系统存储器104内驻留的数据相同的数据。然而，存在MESI协议的其他方面，这种特征是公知的并且无需在此讨论。