[发明专利]处理器多组访存队列的保序方法、系统及相关设备

说明书

本发明涉及处理器架构技术领域，本发明公开了一种处理器多组访存队列的保序方法、系统及相关设备，保序方法包括以下步骤：预设队列总深度；其中，队列总深度包括多组子队列；根据队列总深度确定年龄矩阵的维度；对年龄矩阵进行初始化处理，获得年龄矩阵的初始年龄信息；其中，初始年龄信息包括子队列的条目；接收预设指令进入队列总深度时，按时间顺序更新年龄矩阵中对应行列的相关位置，记录年龄信息；通过多组子队列发起请求，查找本地与全局年龄信息，用于保序操作。本发明的处理器多组访存队列的保序方法能够降低了子队列查询时的功耗面积与延迟以及多组访存队列间保序的复杂度，进而保证大深度队列设计下的可实现性与性能。

技术领域

本发明涉及处理器架构技术领域，尤其是涉及一种处理器多组访存队列的保序方法、系统、计算机设备及计算机可读存储介质。

背景技术

随着半导体的快速发展，处理器已经被广泛应用于人们生活中的方方面面。小至穿戴设备和手机等个人电子设备，大至电脑和服务器等高性能运算设备都离不开处理器的运算与数据处理能力。现代高性能处理器拥有极高的数据运算与处理能力，相应地，对数据的存储与访问性能也提出了更高的要求。处理器中的运算需要首先从内存中访问取出相应待运算的数据后才能开始实际的运算操作，待运算完成后，结果仍需存储回内存以供后续使用。处理器的内存访问是计算机系统中的一个瓶颈，主要原因有以下几个方面：第一，内存带宽限制；第二，内存延迟；第三，缓存未命中；第四，内存访问冲突。

现有为了提高处理器的性能，需要采取一系列措施来优化内存访问，例如增加访存队列，加大内存带宽、减少内存延迟、优化缓存算法、避免内存访问冲突等。其中，访存队列（Load Store Queue）已被广泛应用于处理器与缓存之间。访存队列是处理器中的一种缓存，用于存储待执行的访问和存储指令，以及它们所需要的数据和地址。它可以减少处理器对内存的访问次数，提高指令执行的效率。该访存队列包括访问队列（Load Queue）和存储队列（Store Queue），其微架构通常包括访问队列、存储队列、数据缓存、地址计算单元及内存访问单元等。根据访问与存储请求之间的执行顺序，访存队列通常有以下几种结构：1、一体队列：所有请求将被存入同一个先入先出队列（First Input First Output，FIFO）；随后请求将从队列以初始顺序发送至缓存或内存；由于所有请求都按照程序顺序进入与移出队列，不需要额外进行检查与操作。2、分离队列：最常见的访存队列结构之一，将访问与存储请求分别暂存至两个队列。然而，因为处于不同队列，需要互相检查指令年龄以确保可能违反内存一致性的指令顺序执行。3、多组子队列：在高性能处理器中，当队列深度增加，在队列中的查找所需的时间随之加大。为了满足处理主频的时序要求，将队列差分为多组子队列。此时为了保证指令顺序，每个子队列需要访问其余的子队列以检查年龄与地址。

然而，一体队列与普通分离队列年龄检查逻辑与硬件实现简单，但由于队列数量小，单个对列深度大，在总队列深度需求大的设计（例如高性能处理器）中，难以满足高主频下的时序要求。多组队列虽然可以满足时序，但由于每组子队列之前都需要进行请求年龄检查，逻辑复杂并且难以得知不同子队列中全部请求的全局顺序；其可实现性和性能差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种处理器多组访存队列的保序方法，以解决现有的处理器多组访存队列的年龄查询麻烦，保序复杂，可实现性和性能差的问题。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供了一种处理器多组访存队列的保序方法，所述保序方法包括以下步骤：

预设队列总深度；其中，所述队列总深度包括多组子队列；

根据所述队列总深度确定年龄矩阵的维度；

对所述年龄矩阵进行初始化处理，获得所述年龄矩阵的初始年龄信息；其中，所述初始年龄信息包括所述子队列的条目；

接收预设指令进入所述队列总深度时，按时间顺序更新所述年龄矩阵中对应行列的相关位置，记录年龄信息；