[发明专利]地址转换方法和设备

说明书

技术领域

本发明大体上涉及地址转换，且特定来说，涉及转换产生存储器页边界跨越情况的 虚拟地址。

背景技术

虚拟存储器是借以可能将非连续物理存储器(物理地址空间)作为连续存储器(虚 拟地址空间)呈现给进程(软件)的存储器管理技术。即使所分配的物理存储器并不 总是被循序地组织的(乃至在相同媒体中，例如，SDRAM和ROM)，但由于其处理连 续的虚拟地址空间，因此进程将存储器视作线性序列。另外，程序通常不知道物理存储 器如何被分配。而是，处理器或其它装置常规上管理虚拟存储器分配。

存储器管理将物理存储器划分为多个页(或区段)且提供虚拟地址到实际物理存储 器页上的映射，所述映射对于存取存储器的过程是透明的。过程仅观察虚拟地址空间， 而物理地址空间为对应数据实际上驻存于存储器中的地方。处理器常规上使用地址转换 将虚拟地址空间映射到物理地址空间上。地址转换涉及基于给定虚拟地址查找物理地 址。虚拟地址常规上被划分为至少两部分：虚拟页号和页偏移。虚拟页号识别虚拟存储 器的特定页。页偏移识别页内的所要区域(或块)。

主存储器中所维持的页表常规上存储虚拟页号和对应物理页号的列表。使用虚拟地 址的虚拟页号部分来搜索页表。如果虚拟页号与页表中的条目匹配，则从表检索对应的 物理页号。否则，出现页表错误。所检索的物理页号与页偏移一起形成用于从存储器检 索信息的物理地址。页号识别物理存储器的适当页。随后使用页偏移来存取页内的所要 存储器区域。

为了改进性能，频繁存取的页表条目在本地存储到处理器，例如，转换旁视缓冲器 (TLB)中。TLB可支持单级本地高速缓冲存储器或多个高速缓冲存储器级，例如，一 级指令和数据高速缓冲存储器和二级高速缓冲存储器。在任何情况下，TLB以与页表执 行的方式大致相同的方式执行地址转换。如果在使用虚拟页号的TLB查找期间出现匹 配，则从TLB检索对应的物理页号且与页偏移一起提供到物理标记的高速缓冲存储器。 如果物理地址在高速缓冲存储器中命中，则从高速缓冲存储器检索对应于物理地址的高 速缓冲存储器线。否则，可出现较高级高速缓冲存储器查找。

虚拟存储器使得程序能够执行而不需要其全部地址空间驻存于物理存储器中。因 此，可使用比实际所需少的物理存储器来执行程序。此外，由于每一程序的虚拟地址空 间可独立地映射到物理存储器的专门分配到那个程序的一个或一个以上页，因此虚拟存 储器使程序彼此隔离。而且，由于应用程序不对存储器管理负责，因此简化了应用程序。 然而，某些类型的存储器存取需要额外的地址转换处理以成功地完成。

举例来说，当出现未对准的存储器存取时，所要字部分位于一个存储器行中且部分 位于另一存储器行中。如果两行被分配到不同存储器页，则出现页边界跨越。参考存储 器中的跨越两个存储器页之间的边界的区域的指令常规上被复制且以两部分执行。经复 制指令的第一页片基于与第一存储器页相关联的物理地址完成执行，且经复制指令的第 二页片基于与第二存储器页相关联的地址完成执行。因此，通过复制指令单独存取不同 存储器页。

常规上需要多个地址转换以获得与不同存储器页相关联的物理存储器地址。执行第 一地址转换以检索与第一存储器页相关联的物理地址且执行第二地址转换以检索与第 二存储器页相关联的物理地址。产生边界跨越情况的指令所需的额外地址转换处理降低 了处理器性能且增加了功率消耗，尤其在需要存取主存储器中所维持的页表时。

发明内容

根据本文中所教示的方法和设备，通过识别引起存储器中的不同页之间的边界跨越 的虚拟或物理地址来改进处理器内的地址转换性能。即，如果指令将引起也跨越页边界 的未对准的存储器存取，则识别指令。当辨识此情况时，将与两个存储器页相关联的地 址转换信息链接在一起且存储于处理器内。可响应于随后存取存储器中的相同跨页区域 而使用单一地址转换来获得与两个页相关联的地址转换信息。因此，避免多个地址转换。

根据处理器的一个实施例，所述处理器包含经配置以辨识对存储器中的跨越第一存 储器页与第二存储器页之间的页边界的区域的存取的电路。所述电路还经配置以链接与 第一存储器页和第二存储器页相关联的地址转换信息。因此，响应于对相同存储器区域 的后续存取，可基于单一地址转换来检索与第一存储器页和第二存储器页相关联的地址 转换信息。