[发明专利]用于实现组合式数据/相关性高速缓存的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据高速缓存，并且尤其涉及用于实现组合式数据/相关性高速缓存的方法和装置。

背景技术

在大的共享存储器的多处理器中，通过要求各个处理器级高速缓存的内容作为系统高速缓存的子集，能够利用单个系统高速缓存目录阵列(directory array)提供存储器的最近存取内容的系统级高速缓存、以及用于处理全系统高速缓存相关性的有效装置。不幸的是，当处理器高速缓存的组合大小足够大时，由于高效工作所需的系统高速缓存的大小变得太大，所以该子集规则变得不合实际。尽管对此的一种可能的解决方案是维护两个目录(一个用于系统高速缓存，一个用于所有处理器高速缓存内容)，但这大大地使设计复杂化。使用两个单独的目录来实现相同的任务，要求更多逻辑，以便使两个目录的内容同步化(要么是使它们不同，要么是如果允许覆盖则管理它们)，以及执行任何系统存储器存取(这要求查找两个目录和在每一个目录中采取适当的动作)。

发明内容

本发明的方面提供了一种实现用于共享存储器的多处理器的组合式数据/相关性高速缓存的方法和装置。组合式数据/相关性高速缓存包括具有多个条目的系统高速缓存。

该方法包括构建具有多个条目的系统高速缓存目录，其中条目的数量等于系统高速缓存的条目的数量。所述构建包括指定用于每一条目的多个子条目，其由可用于执行系统高速缓存相关性功能的多个子条目确定。所述构建还包括：提供用于每一条目的子条目逻辑指示符，以及经由子条目逻辑指示符将用于每一条目的子条目中的一个映射到系统高速缓存。

本发明可实现用来提供足够大以包含所有处理器高速缓存目录条目的单个系统高速缓存目录，但仅用足够的系统高速缓存备份由处理器存取的最近部分数据。

在此还描述和要求保护了对应于上述概述的方法的系统和计算机程序产品。

通过本发明的技术，实现了另外的特征和优点。在此详细地描述本发明的其他实施例和方面，并且它们被视为所要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明以及其优点和特征，需参考说明书和附图。

附图说明

在下文中，将参考附图通过例子更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1是现有技术中利用系统高速缓存结构的共享存储器的多处理器的系统框图；

图2是由示例性实施例中的组合式数据/相关性高速缓存利用的改进的同余类(congruence class)；以及

图3A-3B是描述了经由示例性实施例中的组合式数据/相关性高速缓存结构执行查找和安装过程的处理过程的流程图。

具体实施方式部分参考附图通过例子说明了本发明的优选实施例以及优点和特征。

具体实施方式

根据示例性实施例，提供了用于共享存储器的多处理器的单个系统高速缓存目录和系统级高速缓存。系统高速缓存目录的大小足以包含所有底层处理器高速缓存目录的条目。使系统高速缓存的大小适合于给定的限制、诸如所需存取时间和合理芯片面积。系统高速缓存目录条目的最新部分被映射到系统高速缓存。该结构充当高速缓存(用于由处理器需要的最近存取的存储器数据)和全系统高速缓存相关性控制器(通过维护哪些处理器具有存储器的哪些部分的副本以及它们处于何种状态的记录)。通过使用单个目录，能利用一次查找和所引起的动作集，维护高速缓存管理和高速缓存相关性管理这两种工作。

为了对背景技术加以说明，现在，将参考图1，描述用在现有技术中的包括系统高速缓存和目录组件的共享存储器的多处理器系统100。在图1的共享存储器的多处理器环境中，处理器P₁和P₂中的每一个都具有其自己的处理器高速缓存集(C₁和C₂用于P₁，以及C₃和C₄用于P₂)，其包含在处理器上执行的最近工作的数据以及指令的副本。应当理解，任意数目的处理器和处理器高速缓存可以被包括在图1的系统100中。为了在这种环境中有效地工作，可以将系统控制结构用于控制资源存取，确保高速缓存相关性等。该系统控制结构可以是多级的；然而，为了示例说明的目的，在此描述了单级。应当理解，可以以与单级实现方式类似的方式实现到多级的扩展。