[发明专利]一种堆叠DRAM缓存的性能提升方法

权利要求书

1.一种堆叠DRAM缓存的性能提升方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、提出行缓冲管理器，其包括行状态表，行状态表包括多个行状态条目，每个行状态条目包括激活位、标签值序列、标签值填充位和等待请求数，以此来描述一个内存行数据的状态；激活位标识内存行是否加载到行缓冲器；标签值序列表示内存行中所有缓存块的标签值构成的序列；标签值填充位标识当前的标签值序列是否已经填充，标签值填充位的值为0，表示当前的标签值序列未被填充，标签值填充位的值为1，则当前的标签值序列已填充；等待请求数表示数据访问请求队列中以当前内存行为目标的访问请求数；

S2、行缓冲管理器与数据访问请求队列相连，行缓冲管理器根据数据访问请求队列中到达的数据访问请求更新行状态表的信息，步骤为：

新数据访问请求到达时，行缓冲管理器查找行状态表中是否存在对应的行状态条目；如果对应的行状态条目存在，则行缓冲管理器对比当前数据访问请求的标签值与行状态条目中对应的标签值，如果两者一致，行缓冲管理器更新行状态条目的等待请求数，如果两者不一致，表示当前数据访问请求对目标数据的访问会导致缓存访问缺失，则由缓存控制器提前将该数据访问请求发往内存；如果对应的行状态条目不存在，则当前的数据访问请求将导致内存行缺失，暂时不作处理；

S3、行缓冲管理器与缓存控制器相连，行缓冲管理器接收来自缓存控制器的命令并更新行状态表的信息，步骤为：

当缓存控制器处理数据访问请求时，行缓冲管理器定位该访问请求对应的行状态表中的行状态条目，并更新其等待请求数；如果行缓冲器中发生缓存块替换，则行缓冲管理器更新标签值序列；当缓存控制器写回行缓冲器中的内存行时，行缓冲管理器定位该内存行的行状态条目，更新激活位；当缓存控制器激活并加载内存行到行缓冲器时，行缓冲管理器创建新的行状态条目或者更新已经存在的行状态条目的激活位；

S4、行缓冲器根据行状态表的信息，通过缓存控制器向堆叠DRAM缓存发出控制命令，步骤为：

如果当前处于激活状态的行状态条目的等待请求数为零，则行缓冲管理器读取对应内存行的标签值序列并填充到该行状态条目，然后通过缓存管理器发出写回命令，将该行状态条目对应的内存行写回到内存块，同时更新该行状态条目的激活位和标签值填充位。

2.根据权利要求1所述的堆叠DRAM缓存的性能提升方法，其特征在于，如果激活位值为1，表示该内存行当前被加载到行缓冲器，如果激活位值为0，表示该内存行在内存块中，没有被加载到行缓冲器。

3.根据权利要求1所述的堆叠DRAM缓存的性能提升方法，其特征在于，以当前内存行为目标的一个新的数据访问请求到达时，对应行状态条目中的等待请求数递增1，而每次缓存控制器处理一个数据访问请求后，对应行状态条目中的等待请求数递减1。

4.根据权利要求1所述的堆叠DRAM缓存的性能提升方法，其特征在于，所述的行状态条目还包括内存块号和内存行号，内存块号表示内存行所属的内存块，内存行号表示内存行在内存块中的序号。

5.根据权利要求1所述的堆叠DRAM缓存的性能提升方法，其特征在于，所述的行状态条目还包括最近访问位，最近访问位表示内存行近期是否被访问，缓存控制器以周期T清空行状态条目中的最近访问位，如果行状态条目的最近访问位值为0，则表示内存行的数据在最近的时间段T内没有被访问，如果行状态条目的最近访问位值为1，则表示内存行的数据在最近的时间段T内被访问。

6.根据权利要求1-5任一权利要求所述的堆叠DRAM缓存的性能提升方法，其特征在于，步骤S3中，行缓冲管理器创建新行状态条目或者更新已经存在的行状态条目的激活位的具体步骤为：当内存行被激活时，即加载到行缓冲器时，查找行状态表中是否存在对应的行状态条目，如果对应的行状态条目存在，则将该行状态条目的激活位值设置为1，表示内存行位于行缓冲器中，如果对应的行状态条目不存在，则根据内存块号与内存行号创建新的行状态条目，并将新行状态条目的激活位值设置为1，同时扫描数据访问请求队列，获得依赖于当前内存行的访问请求数，用于初始化新行状态条目的等待请求数。