[实用新型]物理转换后备缓冲器TLB和可配置为支持多个可用虚拟处理元件VPE的处理器

说明书

技术领域

这里公开的主题总体涉及处理器，更具体地，涉及使用转换后备缓冲器(translation lookaside buffer)的存储器管理。

背景技术

计算机系统上的存储器管理单元(MMU)可将虚拟地址空间映射到物理地址空间。虚拟地址空间表示对进程可用的逻辑或虚拟地址的集合。例如，虚拟地址空间可划分为页，虚拟地址可由虚拟页号(例如，虚拟地址的一些最高有效位)和页内的偏移(例如，虚拟地址的其余最低有效位)表示。MMU可维持将虚拟页号与物理页号关联的页表。通过使用虚拟页号作为索引查找页表条目，MMU可获得对应的物理页号，物理页号能与偏移组合以获得物理地址。为了加速页表查找，例如可使用相联高速缓存对一些页表条目进行高速缓存。保持页表条目的相联高速缓存称为转换后备缓冲器(TLB)。例如，可基于之前、当前或期望的存储器访问模式更新TLB中的页表条目。

现代处理器经常提供硬件支持虚拟化和/或多线程。虚拟化是指为称作“客户”的程序创建诸如虚拟处理器的模拟环境。例如，单个处理器核(主机)可对于客户看起来是多个处理器核。多个处理器核称为虚拟核或虚拟处理元件(VPE)。通过hypervisor(系统管理程序)来便利虚拟化，hypervisor通过管理特权资源并且为各客户定义资源访问和利用策略来提供信任执行环境。hypervisor还管理子系统的存储器和I/O特权。多线程是指代码段在单个处理器核上并行执行，以改进总体吞吐量。例如，可在线程之间共享诸如处理器周期的硬件资源，使得一个线程可继续执行，而另一个已经停止，从而改进总体利用率和吞吐量。虚拟化和/或多线程的使用可便利硬件资源的高效使用，降低成本，并且减少相对于使用多个物理处理器核的功耗。因此，一些现代处理器可支持虚拟化和多线程二者。

然而，多线程和/或虚拟化的使用经常造成诸如高速缓存或TLB的资源的低效使用，这然后会成为使性能劣化的瓶颈。因此，一些公开的实施方式提出在各种上下文中用于TLB使用的有效技术。

实用新型内容

公开的实施方式涉及一种物理转换后备缓冲器(TLB)，包括：具有可变页大小条目的物理内容可寻址存储器。在一些实施方式中，内容可寻址存储器可包括：逻辑上连续的第一组条目位置，其中，所述第一组包括多个子组，所述第一组中的每个子组包括供多个可用虚拟处理元件(VPE)中的对应VPE的排他使用的逻辑上连续的条目位置，以及不同于所述第一组的逻辑上连续的第二组条目位置，其中，所述第二组中的条目位置在所述可用VPE之间共享。在一些实施方式中，TLB还可包括：具有固定页大小条目的物理组相联存储器，所述组相联存储器包括不同于所述第一组条目位置和所述第二组条目位置的逻辑上连续的第三组条目位置，其中，所述第三组条目位置在所述可用VPE之间共享。

在另一个方面，公开的实施方式涉及一种可配置为支持多个可用虚拟处理元件(VPE)的处理器，其中所述处理器可包括存储器管理单元(MMU)。在一些实施方式中，MMU可包括物理转换后备缓冲器(TLB)。TLB还可包括具有可变页大小条目的物理内容可寻址存储器，其中，第一内容可寻址存储器包括：逻辑上连续的第一组条目位置，其中，所述第一组包括多个子组，所述第一组中的每个子组包括供所述多个可用虚拟处理元件(VPE)中的对应VPE的排他使用的逻辑上连续的条目位置，以及不同于所述第一组的逻辑上连续的第二组条目位置，其中，所述第二组中的条目位置在所述可用VPE之间共享。在一些实施方式中，TLB还可包括：具有固定页大小条目的物理组相联存储器，所述组相联存储器包括不同于第一组条目位置和第二组条目位置的逻辑上连续的第三组条目位置，其中，所述第三组条目位置在所述可用VPE之间共享。

在又一个方面，一种非瞬时性计算机可读介质可包括用于描述物理转换后备缓冲器(TLB)的可执行指令，其中TLB可包括具有可变页大小条目的物理内容可寻址存储器，其中，第一内容可寻址存储器包括：逻辑上连续的第一组条目位置，其中，所述第一组包括多个子组，所述第一组中的每个子组包括供所述多个可用虚拟处理元件(VPE)中的对应VPE的排他使用的逻辑上连续的条目位置，以及不同于所述第一组的逻辑上连续的第二组条目位置，其中，所述第二组中的条目位置在所述可用VPE之间共享。在一些实施方式中，所述指令描述的TLB还可包括：具有固定页大小条目的物理组相联存储器，所述组相联存储器包括不同于第一组条目位置和第二组条目位置的逻辑上连续的第三组条目位置，其中，所述第三组条目位置在所述可用VPE之间共享。