[发明专利]在相容高速缓存分级结构中同步最近信息

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及处理器，更具体地说，涉及具有多级高速缓存分级结构的系统的处理器。

背景技术

许多系统包括一个或多个高速缓冲存储器，用于暂时存储与将使用数据的处理器密切相关的数据。这样，处理器可以实现减少的数据检索次数，改进了性能。在某些系统中可以存在有多级高速缓冲存储器。这些高速缓存级别可包括所谓的零级(L0)高速缓冲存储器，它可以出现在处理器中，以及所谓的一级(L1)高速缓冲存储器，它也可以出现在处理器中。附加的高速缓冲存储器级别，无论是在处理器中还是与其紧密连接，都可以进一步出现在各种系统中。

在一些系统中，多级高速缓冲存储器可以作为相容高速缓存分级结构来实现。在相容高速缓存分级结构中，高速缓冲存储器之一(也就是较低级高速缓冲存储器)包括另一高速缓冲存储器(也就是较高级高速缓冲存储器)中所含数据的子集。高速缓存分级结构可以改进处理器性能，因为它们允许存取速度相对快的较小高速缓存含有频繁使用的数据。而存取速度比较小高速缓存慢的较大高速缓存则存储使用不频繁的数据(以及较低级高速缓存中的数据拷贝)。典型地，这种相容高速缓存分级结构的较低级高速缓冲存储器比较高级高速缓冲存储器小。

因为相容高速缓存分级结构存储一些共用数据，因此在一个高速缓存级别中驱逐一个高速缓存线可在高速缓存分级结构的另一级别中引起相应高速缓存线驱逐，以维持高速缓存一致性。更具体地说，在较高级高速缓存中的驱逐引起在较低级高速缓存中的驱逐。各种驱逐方案可以在不同的高速缓冲存储器中使用。一个通用驱逐方案已知是最近最少使用的(LRU)方案，其中最近最少使用的高速缓存线被选择进行驱逐。因此，每个高速缓存线可具有与其关联的最近信息，以表明其相对于高速缓存中其它高速缓存线的时效(age)。附加的高速缓存技术包括使状态数据与高速缓存线相关联，以表明高速缓存线的可存取性和/或有效性。例如，状态数据可包括以下状态：修改的(M)、专用的(E)、共享的(S)和/或无效的(I)，或称之为MESI状态。

使用常规的驱逐技术，较高级高速缓存中的高速缓存线可能由于陈旧(也就是最近最少使用的高速缓存线)而被驱逐，尽管在较低级高速缓存中该高速缓存线的相应拷贝被处理器频繁存取。在具有相容性的分级结构中，当一个较高级高速缓存线被驱逐时，在较低级高速缓存中的相应高速缓存线也必须被明确地无效。这种较低级的无效高速缓存线可包括被处理器频繁存取的数据，引起不必要的高速缓存未中。这些高速缓存未中需要相当长的等待时间以从其它存储器位置诸如主存储器中获得有效数据。

此外，当相容高速缓存分级结构具有在多个处理器例如多内核处理器的多内核之间共享的较高级高速缓存时，问题就出现了。在这种情况下，每个内核至少占用较高级高速缓存中的一些高速缓存线，但所有内核都争夺共享资源。当其中一个内核使用一个适合在其较低级高速缓存内部的小工作集时，这个内核很少(如果有的话)必须向较高级高速缓存发送请求，因为这些请求在其较低级高速缓存中命中。因此，较高级高速缓存中的这个内核的线变得陈旧，不管该内核多长时间使用它们一次。当与不断向较高级高速缓存中分配高速缓存线的其它内核共享较高级高速缓存时，该内核的数据被驱逐，导致性能下降。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的处理器框图。

图2是根据本发明一个实施例的同步方法流程图。

图3是根据本发明一个实施例的消息扼制方法流程图。

图4是根据本发明一个实施例的扼制单元框图。

图5是根据本发明一个实施例的方法流程图。

图6是根据本发明一个实施例的多处理器系统框图。

具体实施方式

本发明的实施例可用于在高速缓存分级结构的多级之间同步时效信息(下文中也被称之为最近信息或者LRU信息)。更具体地说，提供最近数据的同步消息可用来在相容高速缓存分级结构的多级之间同步该最近数据。这样，较高级高速缓存可用与较低级高速缓存中相应高速缓存线的使用有关的信息进行更新。因此，从较高级高速缓存中的驱逐可考虑也存在于较低级高速缓存中的其高速缓存线的正确时效信息。因而，较低级高速缓存中被处理器频繁存取的高速缓存线将很少可能从较高级高速缓存中被驱逐，改进了性能。换句话说，较低级高速缓存中最近较多使用的高速缓存线可维持在较高级高速缓存的相应高速缓存线中，降低了因较低级高速缓存中高速缓存未中而带来的性能损失。