[发明专利]一种加速虚实地址转换的方法及装置

说明书

本发明公开了一种虚实地址转换的加速方法及装置，方法步骤如下：MMU请求发送器发出MMU请求，如果其他请求，则进行正常查找，如果是Cache维护操作请求，则记录Cache维持操作状态，提供旁路控制，提前返回完成信号；如果是LD/ST（Load/Store）查找请求，则判断内部状态，进行旁路选择，加速LD/ST（Load/Store）查找请求执行；装置包括用于处理MMU查找请求的虚实地址转换部件，所述虚实地址转换部件被编程以执行前述加速虚实地址转换加速的方法的步骤。本发明能够加速LD/ST表项缺失查速度、查找请求与Cache维护操作冲突情况下的加速查找过程，以简单控制逻辑得到较大的加速比，使芯片性能有较大的提升。

技术领域

本发明涉及微处理器的虚实地址转换领域，具体涉及一种加速虚实地址转换的方法及装置。

背景技术

在现代处理器中基本都包含了存储管理单元（MMU，Memory Management Unit）负责虚拟地址到物理地址的转换管理，为了加速虚实地址转换过程，在MMU中会根据数据的局部性原理实现一个类似于Cache的TLB和用硬件实现的查找算法，用于提升虚实地址的转换速度，提供处理器的性能。

如图1所示，现有的指令执行流包括Cache维护指令、数据同步指令和LD/ST数据指令。现代处理器为了灵活的使用内存空间，一般会采用多粒度多级页表的管理方式，根据应用程序的大小灵活使用不同粒度和不同层级页表实现内存的合理使用，因此程序在进行数据访问或指令获取时，如图2所示，针对MMU请求发送器发出的各类MMU请求首先根据优先级进行请求仲裁，然后针对仲裁的请求进行使用虚拟地址在MMU中的TLB进行查找，并判断是否命中，如果命中则将命中的物理地址数据返回；否则，则通过预设的硬件查找算法查找对应的物理地址数据返回。其中，使用虚拟地址在MMU中的TLB进行查找时，可能要使用不同粒度进行多次查找才能匹配到表项得到物理地址，如果在TLB中没有命中表项就通过硬件查找算法部件进行查找，由于是多级页表管理的形式，在硬件查找算法部件中会根据级数实现多个尺寸很小的Cache加速查找，如果这些Cache中也没命中，就只能通过硬件查找算法进行查找。但是，现在的应用程序存在大量的数据LD/ST操作指令，同时涉及到应用程序切换时，程序会通过维护指令将MMU中存储体信息进行无效，保证数据的正确性，由于MMU中的存储体的维护时间有时候比较长，所以后续的数据LD/ST指令需要等待Cache维护结束才能进行发送，这样就存在时间的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种加速虚实地址转换的方法，本发明通过简单逻辑控制，加速LD/ST指令执行，解决LD/ST请求等待Cache维护操作的问题，实现虚实地址转换的加速，能够加速LD/ST表项缺失查速度、查找请求与Cache维护操作冲突情况下的加速查找过程，以简单控制逻辑得到较大的加速比，使芯片性能有较大的提升。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种加速虚实地址转换的方法，实施步骤包括：

1）接收MMU请求发送器发出的MMU查找请求，如果MMU查找请求为Cache维护请求则跳转执行步骤2）；否则，跳转执行步骤3）；

2）进行Cache维护操作，记录Cache维护操作状态，提前返回完成信号给MMU请求发送器；跳转执行步骤1）；

3）判断MMU查找请求的类型，如果MMU查找请求为LD/ST查找请求则跳转执行步骤4）；否则，判定MMU查找请求为普通查找请求，执行普通查找获取普通查找请求的虚拟地址对应的物理地址并输出，跳转执行步骤1）；