[发明专利]一种访问数据缓存的方法和处理器

说明书

本发明实施例提供一种访问数据缓存的方法和处理器，涉及计算机领域，能够减小数据查找的范围，降低访问延迟，提高系统性能。该处理器的数据缓存器为一级缓存，一级缓存包括私有数据缓存和共享数据缓存，私有数据缓存包括多个私有缓存，私有数据缓存用于存储线程的私有数据，共享数据缓存用于存储线程之间的共享数据，当访问处理器的数据缓存器中的数据时，根据数据对应的物理地址附加的标志位确定数据的数据类型，数据类型包括私有数据和共享数据，根据访问的数据确定数据对应的线程，进而根据线程和数据类型访问线程对应的数据缓存，以获取数据缓存中的数据。本发明实施例用于划分数据缓存和访问数据缓存。

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种访问数据缓存的方法和处理器。

背景技术

处理器进入多核时代后，访存一直是系统性能的瓶颈，内存系统性能的增长速度严重滞后处理器性能的增长速度，访存的速度严重限制计算速度的发挥。目前的多核cache(缓冲存储器)通常涉及为L1cache为私有cache，其它层次为共享cache的多级层次结构。

多核处理器提供了更大的并行计算能力，能够同时运行多种程序负载，但是在共享cache的多核上同时运行的程序间会有性能干扰问题，主要是由于程序数据在共享cache上发生的核间替换，使得程序性能受到影响，因为被替换的数据再次使用时需要再次访存，增加了访存延迟和访存带宽，使得资源利用率低和程序性能难以确定，对于访存密集但重用率低的流式应用程序和访存不密集但重用率高的程序混合运行时，问题会更加突出。

因此，要对cache进行合理管理，现有技术中，一种实现方式为将共享cache划分成多份，每一份对应一个关联的实体，该实体通常是操作系统最小的调度单位，如线程。但是这种划分方法没有考虑到线程之间存在共享数据的可能性，如果存在共享数据但没有共享cache，线程之间的共享数据会在私有cache中存在多个副本，从而需要更多的cache空间，还需要维护多个副本的cache一致性；还有一种实现方式为通过页着色技术实现cache划分，但是这种方法限制了每个线程所能使用的物理内存空间，对于独立的多个进程能够做到很好的cache隔离，但是在流式数据应用的多线程程序中，线程之间有很多共享数据，进行完全隔离是不适宜的。也就是说页着色技术适用于进程之间的cache隔离，不太适合同一进程内多个线程之间的cache隔离。

发明内容

本发明的实施例提供一种访问数据缓存的方法和处理器，能够减小数据查找的范围，降低访问延迟，提高系统性能。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种处理器，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、共享指令缓存以及内部总线，还包括：

数据缓存器，所述数据缓存器为一级缓存，所述一级缓存包括私有数据缓存和共享数据缓存，所述私有数据缓存包括多个私有缓存，所述私有缓存用于存储线程的私有数据，所述共享数据缓存用于存储所述线程之间的共享数据。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能实现的方式中，所述处理器为同时多线程结构，所述私有缓存与硬件线程一一对应，所有硬件线程共用所述共享数据缓存。

第二方面，提供一种访问数据缓存的方法，包括：

当访问处理器的数据缓存器中的数据时，根据所述数据对应的物理地址中附加的标志位确定所述数据的数据类型，所述数据类型包括私有数据和共享数据；

根据访问的数据确定所述数据对应的线程，进而根据所述线程和所述数据类型访问所述线程对应的数据缓存，以获取所述数据缓存中的数据，所述数据缓存为私有数据缓存或共享数据缓存。

结合第二方面，在第二方面的第一种可能实现的方式中，所述方法还包括：