[发明专利]转换后备缓冲器中的条目的租约的自适应延期

说明书

所描述的实施方案包括具有两个或更多个转换后备缓冲器(TLB)的计算装置。在操作期间，所述计算装置基于来自页表条目的在页表寻访期间所获取的虚拟地址到物理地址转换和元数据来更新所述TLB中的条目。然后，所述计算装置基于租约长度表达式来计算所述TLB中的所述条目的租约长度。接下来，针对所述TLB中的所述条目，所述计算装置将租约值设置为所述租约长度，其中所述租约值表示直到所述TLB中的所述条目的租约到期时为止的时间，其中当相关联的租约已经到期时，所述TLB中的所述条目无效。然后，所述计算装置使用所述租约值来控制允许使用来自所述TLB中的所述条目的信息执行的操作。

技术领域

所描述的实施方案涉及计算装置。更具体地，所描述的实施方案涉及转换后备缓冲器中条目的租约的自适应延期。

相关技术

许多现代计算装置使用虚拟存储器技术来处理由在计算装置中执行的程序(例如，应用程序、操作系统、装置驱动程序等)进行的数据访问。在这种计算装置中，当程序访问数据时，将包括数据的给定大小(例如，4kB)的存储器块(其被称为存储器的“页”)从大容量存储装置(例如，硬盘驱动器或半导体存储器)复制到计算装置中的主存储器中的可用物理位置，或者在存储器中新创建所述存储器块(例如，用于存储从计算操作生成的结果等)。为了避免程序需要跟踪存储器中页的物理位置，计算装置中的处理器替程序跟踪页的物理位置。在这种计算装置中，程序使用“虚拟地址空间”(其是特定于对应程序的本地地址空间)中的“虚拟地址”访问存储器，而不是使用基于页的物理位置的地址(或“物理地址”)访问存储器。从程序的角度来看，虚拟地址指示存储器中的页内存储数据的实际物理位置，并且因此程序使用虚拟地址进行存储器访问。然而，虚拟地址可能不直接映射到存储器中的页中存储数据的物理位置的物理地址。作为管理页的物理位置的一部分，处理器将存储器访问请求中由程序使用的虚拟地址转换为数据实际所在的物理地址。然后，处理器使用所述物理地址来替程序执行存储器访问。

为了能够实现上述虚拟地址到物理地址转换，计算装置包括“页表”。页表是存储在计算装置的存储器中的记录(或记录的层级)，所述记录包括条目或“页表条目”，具有用于存储在主存储器中的数据页的虚拟地址到物理地址转换信息。在从程序接收到访问给定虚拟地址处的存储器的请求时，处理器通过执行“页表寻访”从页表获取对应的物理地址信息，在此期间可能逐个条目地在页表中搜索提供与虚拟地址关联的物理地址的页表条目。

由于上述页表寻访相对较慢，因此希望避免执行页表寻访。因此，计算装置包括转换后备缓冲器(“TLB”)，其是每个处理器中的本地高速缓存，所述本地高速缓存由处理器用于存储基于在页表寻访期间获取的页表条目的有限数量的信息副本。在操作期间，处理器首先尝试从对应的TLB获取高速缓存的页表条目，以执行虚拟地址到物理地址转换。当TLB中不存在对应页表条目的副本时，即，当发生“TLB未命中”时，处理器执行页表寻访以获取期望的页表条目，并且然后可以将所获取的页表条目的副本高速缓存在TLB中。

在操作期间，上述计算装置中的处理器可以修改页表中的页表条目(例如，改变页表条目的虚拟地址到物理地址转换信息、改变页表条目的读取/写入属性等)。为了避免页表与计算装置中的其他处理器中的TLB中保存的页表条目的副本之间的不一致，发起页表条目修改的“发起处理器”可以执行称为“TLB击落”的操作。一般来说，在TLB击落期间，用于修改页表条目的处理器导致保存页表条目的高速缓存副本的其他处理器使高速缓存的副本无效，从而避免不一致。当执行TLB击落以使得能够修改页表条目时，发起处理器(例如，发起处理器中的存储器管理单元、在发起处理器上执行的操作系统等)修改页表条目。发起处理器还确定可以具有来自高速缓存在其TLB中的页表条目的信息的副本的其他处理器，并向每个其他处理器发送指示页表条目正被修改的进程间中断(IPI)。在接收到IPI时，如果在对应的TLB中存在所述页表条目，则每个其他处理器使包含这种条目的对应TLB中的条目无效。每个其他处理器还向发起处理器传回确认。发起处理器收集确认，并且当已经从每个其他处理器接收到确认时，继续进行后续操作。在这些操作期间，一些处理器在内核模式与用户模式之间切换一次或多次。