[发明专利]解决高速缓存冲突

说明书

本申请是申请日为2005年8月26日申请号为第200580029787.3号发明名称 为“解决高速缓存冲突”的中国专利申请的分案申请。

领域

本发明的实施例涉及微处理器和微处理器系统。本发明的实施例尤其涉及解 决在其中发生对同一个或同一组高速缓存的多个访问的处理器或计算机系统内的 高速缓存访问冲突。

背景

现有技术的处理器和计算机系统对能被并发地管理的特定一个或一组高速缓 存的访问个数有限。用于对抗该问题的一种现有技术是使用其高速缓存条目与一个 或多个处理器核专用的高速缓存(诸如1级(L1)高速缓存)的高速缓存条目相对应 的相容(inclusive)高速缓存结构。换言之，现有技术的多核处理器和/或多处理器 计算机系统已经试图通过简单地将高速缓存访问中的某一些定向到共享的相容高 速缓存结构，诸如末级高速缓存(LLC)，来降低核高速缓存内的高速缓存访问冲 突，其中上述共享的相容高速缓存结构含有该相容高速缓存结构相对应的处理器核 或代理的全部高速缓存条目。然而，在高速缓存访问来自于多核处理器内的某核的 情况下，该核通常会首先试图访问它自己的高速缓存内的数据，然后再求助于共享 的高速缓存。共享的相容高速缓存结构有时会被称为“高速缓存过滤器”，这是因 为它保护核高速缓存不受过多的高速缓存访问，并因此通过从相容高速缓存而非核 的高速缓存中为这些代理提供所请求的数据来保护总线通信量不受代理影响。

使用诸如LLC等高速缓存结构以服务于来自各代理的高速缓存请求的现有技 术有助于允许请求代理在例如数据并非由一特定的处理器核专有或修改的情况下 无需求助于处理器核的高速缓存就能获取它们需要的数据。就诸如处理器或处理器 核心等代理拥有请求代理企图访问的其自高速缓存的高速缓存行而言，例如LLC 等高速缓存结构能够允许该请求代理获取其正在请求的数据，而非等待拥有数据代 理与其共享数据。

尽管如此，当使用LLC来服务高速缓存请求时仍会发生其他冲突。例如，图 1示出了在从LLC中收回(eviction)被访问的行期间试图访问同一高速缓存行的 两个核。更具体地，核0在与核1的高速缓存内的某行被从LLC中收回的基本同 时(经由LLC监听)发起对该行的核高速缓存请求，而与此同时核1则正启动新 数据的写回。在此情况下，如果核0的请求是在来自核1的写回已发生之前做出的， 则核0可能会从LLC中检索到错误的数据。在某些情况下，LLC为履行核0的核 请求而需要对核1的高速缓存做出监听(“交叉监听”)，而这会导致在核0的请 求、LLC对核1的交叉监听、LLC收回以及核1向LLC写回更新数据之间的四向 高速缓存冲突。

在图1中描绘的现有技术问题会随着系统中处理器核或其他总线代理数目的 增加而恶化。例如，在图1中描绘的冲突在含有4核而非图1所示的2核的多核处 理器中为两倍。类似地，随着计算机系统中处理器数目的增加，对任何特定核高速 缓存的访问数也会增加，由此在LLC收回期间发生的冲突个数也会增加。

诸如在图1中描绘的高速缓存冲突会因为请求代理等待LLC收回及相应的写 回完成，或者检测由冲突引起的不正确检索数据并从中恢复而对处理器性能产生不 利影响。因此，在现有技术的处理器和/或计算机系统中可以访问特定高速缓存结 构的代理数目是有限的。

附图简述

在其中相同的标号指示类似元素的附图中，以示例性而非限制性的方式示出 了本发明的实施例，在附图中：

图1示出了现有技术处理器或计算机系统中对同一高速缓存行的多个访问之 间的冲突。

图2示出了根据本发明一个实施例的高速缓存桥架构。

图3示出了结合本发明的一实施例使用的用于处理器的交叉监听状态机。

图4是示出结合本发明的至少一个实施例使用的操作的流程图。

图5示出了在其中可以使用本发明的至少一个实施例的前端总线计算机系统。

图6示出了在其中可以使用本发明的至少一个实施例的点对点计算机系统。

详细描述

本发明的实施例涉及微处理器和/或计算机系统内的高速缓存架构。本发明的 实施例尤其涉及用于管理在其中对特定的一个或一组高速缓存做出多个访问的处 理器和/或计算机系统内的高速缓存冲突的技术。