[发明专利]一种指令缓存的管理方法和处理器

权利要求书

1.一种处理器，其特征在于，包括程序计数器、寄存器堆、指令预取部件、指令译码部件、指令发射部件、地址生成单元、算术逻辑单元、共享浮点单元、数据缓存以及内部总线，其特征在于，还包括：

共享指令缓存，用于存储所有硬件线程的共享指令，包括标签存储阵列和数据存储阵列，所述标签存储阵列用于存储标签，所述数据存储阵列包括存储的指令和硬件线程标识，所述硬件线程标识用于识别所述共享指令缓存中的缓存行对应的硬件线程；

私有指令缓存，用于存储从所述共享指令缓存中替换出的指令缓存行，所述私有指令缓存与所述硬件线程一一对应；

缺失缓存，用于当所述共享指令缓存中不存在所取指令时，将从所述共享指令缓存的下一级缓存中取回的缓存行保存在所述硬件线程的缺失缓存中，在所述所取指令对应的硬件线程取指时，将所述缺失缓存中的缓存行回填至所述共享指令缓存中，所述缺失缓存与所述硬件线程一一对应。

2.根据权利要求1所述的处理器，其特征在于，还包括：

标签比较逻辑，用于当所述硬件线程取指时，将所述硬件线程对应的私有指令缓存中的标签与翻译后援缓冲器转换的物理地址进行比较，所述私有指令缓存与所述标签比较逻辑相连，以使得所述硬件线程在访问所述共享指令缓存的同时访问所述私有指令缓存。

3.根据权利要求2所述的处理器，其特征在于，所述处理器为多线程处理器，所述私有指令缓存的结构为全相联结构，所述全相联结构为主存储器中的任意一块指令缓存映射所述私有指令缓存中的任意一块指令缓存。

4.根据权利要求3所述的处理器，其特征在于，所述共享指令缓存、私有指令缓存和所述缺失缓存为静态存储芯片或动态存储芯片。

5.一种指令缓存的管理方法，其特征在于，包括：

当处理器的硬件线程在从指令缓存中获取指令时，同时访问所述指令缓存中的共享指令缓存和所述硬件线程对应的私有指令缓存；

确定所述共享指令缓存和所述硬件线程对应的私有指令缓存是否存在所述指令，并根据判断结果从所述共享指令缓存或所述硬件线程对应的私有指令缓存中获取所述指令；

其中，所述共享指令缓存包括标签存储阵列和数据存储阵列，所述标签存储阵列用于存储标签，所述数据存储阵列包括存储的指令和硬件线程标识，所述硬件线程标识用于识别所述共享指令缓存中的缓存行对应的硬件线程；

所述私有指令缓存的结构为全相联结构，所述全相联结构为主存储器中的任意一块指令缓存映射所述私有指令缓存中的任意一块指令缓存，所述私有指令缓存与所述硬件线程一一对应。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述共享指令缓存和所述硬件线程对应的私有指令缓存是否存在所述指令，并根据判断结果从所述共享指令缓存或所述硬件线程对应的私有指令缓存中获取所述指令包括：

若所述共享指令缓存和所述硬件线程对应的私有指令缓存同时存在所述指令，则从所述共享指令缓存中获取所述指令；

若所述共享指令缓存中存在所述指令且所述硬件线程对应的私有指令缓存不存在所述指令，则从所述共享指令缓存中获取所述指令；

若所述硬件线程对应的私有指令缓存存在所述指令且所述共享指令缓存中不存在所述指令，则从所述硬件线程对应的私有指令缓存获取所述指令。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

若所述共享指令缓存和所述私有指令缓存都不存在所述指令，则通过所述硬件线程向所述共享指令缓存的下一级缓存发送缓存缺失请求；

若所述下一级缓存中存在所述指令，则通过所述硬件线程从所述下一级缓存中获取所述指令，并将所述指令所在的缓存行存储在所述硬件线程对应的缺失缓存中，在所述硬件线程取指时，将所述缓存行回填至所述共享指令缓存中；

若所述下一级缓存中不存在所述指令，则通过所述硬件线程向主存储器发送所述缺失请求，从所述主存储器中获取所述指令，并将所述指令所在的缓存行存储在所述硬件线程对应的缺失缓存中，在所述硬件线程取指时，将所述缓存行回填至所述共享指令缓存中；

其中，所述缺失缓存与所述硬件线程一一对应。