[发明专利]指定密钥进行高速缓存写回且无效的计算机系统及方法

说明书

指定密钥进行高速缓存写回且无效的计算机系统及方法。在一实施例中，响应基于单个指定密钥辨识码对阶层式高速缓存进行写回且无效的指令集架构的第一指令，解码器转换出至少一条微指令。根据该至少一条微指令，写回且无效要求通过内存顺序缓存区供应给核内高速缓存，再由该核内高速缓存交给最末级高速缓存。响应该写回且无效要求，该最末级高速缓存寻出自身匹配该指定密钥辨识码的所有匹配缓存行，将其中有被修改过、且未存在于上级高速缓存中的匹配缓存行写回系统内存，并不论状态有无变更地将寻得的所有匹配缓存行无效。至于基于多个指定密钥辨识码对阶层式高速缓存进行写回且无效的指令集架构的第二指令，本申请是以多个写回且无效要求实现。

技术领域

本申请涉及处理器的阶层式高速缓存(hierarchical cache)的管理技术，具体来说，涉及指定密钥辨识码进行阶层式高速缓存写回且无效的计算机系统、以及方法。

背景技术

计算机系统中，存储器可有阶层之分。较上阶层的存储器拥有较高的速度、较低延迟性，但容量较小。大部分计算机系统的存储器阶层有以下四层(上层至下层排序)：寄存器(registers)；高速缓存(cache memory)；系统内存(主存储器，如DRAM)；以及磁盘(SSD或HD)。

特别是，高速缓存也可以阶层设计，根据存取的快至慢排列，包括：第一级快取(L1)、第二级快取(L2)、以及第三级快取(L3，又称最末级高速缓存，last level cache，简称LLC)。阶层式高速缓存的管理将显著影响系统效能。

为了实现对机密和/或敏感数据的保护，现有技术中出现了使用多个密钥对系统内存进行加密的透明全内存加密(Total Memory Encryption)功能，实现了以密钥为粒度对内存进行管理；但现有的阶层式高速缓存缺少相应的以密钥为粒度的管理功能，导致操作系统(Operating System，缩写OS)无法以密钥为粒度管理阶层式高速缓存。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出一种以密钥为粒度管理阶层式高速缓存(hierarchical cache)的技术，可实现为计算机系统，或作为计算机系统操作方法。

根据本申请一种实施方式实现的一计算机系统包括：一第一核心，制作于一第一晶粒上的一第一处理器，包括一解码器、一内存顺序缓存区、以及一第一核内高速缓存；以及一第一最末级高速缓存，制作于该第一处理器。响应基于单个指定密钥辨识码对阶层式高速缓存进行写回且无效的一指令集架构的一第一指令，该解码器转换出至少一条微指令。根据该至少一条微指令，一写回且无效要求通过该内存顺序缓存区供应给该第一核内高速缓存，再由该第一核内高速缓存交给该第一最末级高速缓存。响应该写回且无效要求，该第一最末级高速缓存寻出自身匹配该指定密钥辨识码的所有匹配缓存行，将其中有被修改过、且未存在于上级高速缓存中的缓存行写回一系统内存，并不论状态有无变更地将寻得的所有匹配缓存行无效。

一种实施方式中，该写回且无效要求载有该指定密钥辨识码。该第一最末级高速缓存根据该写回且无效要求所载的该指定密钥辨识码，寻出自身匹配该指定密钥辨识码的所有匹配缓存行。

一种实施方式中，所述计算机系统以一第一存储单元存储解析自该第一指令的该指定密钥辨识码。该写回且无效要求不载有该指定密钥辨识码。该第一最末级高速缓存在接收到该写回且无效要求时，是自该第一存储单元取得该指定密钥辨识码，据以寻出自身匹配该指定密钥辨识码的所有匹配缓存行。

本申请一种实施方式使用到探听过滤器技术，以下描述。

一种实施方式中，该第一处理器还包括一第一探听过滤器。该第一最末级高速缓存相应自身各匹配缓存行发出一探听要求，通过该第一探听过滤器传递给该第一核内高速缓存。各探听要求载有所对应的匹配缓存行在阶层式高速缓存中通用的一标志。相应各探听要求，该第一核内高速缓存寻出自身符合该探听要求所载该标志的缓存行，将其中有被修改过的缓存行写回该系统内存，并不论状态有无变更地将寻得的缓存行无效。