[发明专利]一种融合多级缓存目录建立访问方法

摘要

本发明涉及一种融合多级缓存目录建立访问方法，建立分级融合的层次化缓存目录机制，数个CPU和GPU处理器组成一个Quart计算单元，在CPU或GPU处理器自带的缓存内按级建立Cuckoo目录，在Quart计算单元外建立区域目录和区域目录控制器，既可以有效降低总线的通信带宽，降低仲裁冲突频率，又可以缓存三级融合Cache的数据块目录，提高三级融合缓存的访问命中率。从而，构建Quart内外分级融合的层次化Cache目录机制，能保证降低Cache失效率的同时，减少片内总线带宽，降低系统功耗，而且不必增加Cache块的新状态，对Cache一致性协议具有很好的兼容性，为构建可扩展性、高性能的异构单片千核处理器系统提供一种新的思路。

主权项

一种融合多级缓存目录建立方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1）数个CPU和GPU处理器组成一个Quart计算单元，在CPU或GPU处理器自带的缓存内按级建立Cuckoo目录，在Quart计算单元外建立区域目录和区域目录控制器；2）某一个CPU或GPU处理器发射一条对地址F的操作请求，则查询CPU或GPU处理器第一级缓存的Cuckoo目录，如果查询缺失，就将该操作请求添加到第二级缓存目录的区域目录机制中对应的请求队列，如果查询命中，地址F对应的数据块就存在于本区域第二级缓存中，按照正常的缓存操作完成；3）如果地址F对应的数据块不在区域缓存区内，那么就发送一个查询请求到第二级缓存目录的区域目录，如果操作请求在区域目录中命中,就表明对应的数据块至少存在有一个区域中，可能是同一个Quart计算单元内的区域或者是其他Quart计算单元的区域，区域目录控制器会比较对应的向量位T、Q、C和G位，分别对应Tiles、Quart、CPU簇和GPU簇的标识，确定地址F对应的数据块存在于哪个Tile哪个Quart中的哪个CPU或GPU区域缓存区中；4）区域目录控制器发送一个置无效探测请求给步骤3）明确的区域缓存区，此区域缓存区接收到置无效探测请求后，就会将对应的数据缓存中所有的有效状态的、对应于区域目录的数据块置无效，并将此区域缓存区域中对应的数据块写回到主存，如果存在各个Quart计算单元统一的三级数据缓存，则替代相应的数据块；5）区域目录控制器通知步骤2）发出操作请求的区域缓存区并授权它直接访问主存。