[发明专利]用于非易失性主存储器系统中的自适应高速缓存更换的装置、系统和方法

说明书

背景技术

1. 技术领域

本申请一般地涉及计算机系统中的高速缓存，并且更具体地但非排他性地涉及用于更换高速缓存中的组块的方法。

2. 背景技术

高速缓存提供对用于处理计算机的资源的重要信息的相当接近、快速的访问。例如，高速缓存经常用来存储已经由中央处理单元（CPU）在最近访问的存储器组块。但是，使高速缓存足够大以存储所有可用存储器组块是不实际的。除这样大的高速缓存会使主存储器不必要这一明显事实之外，缓存的存储器比主存储器更昂贵。为了保持成本下降，高速缓存往往具有相对主存储器更小的尺寸。

因为高速缓存不能存储主存储器中的每一个组块，所以在需要从高速缓存分配新组块时，高速缓存必须使用更换策略来决定要更换当前高速缓存中的哪一组块。良好的更换策略对于有效的高速缓存利用而言是高度有价值的。最不频繁使用（LFU）更换策略追踪高速缓存中的每一个组块已经多么频繁地使用并且更换具有最低使用频率的组块。最近最少使用（LRU）更换策略追踪自高速缓存中的每一个组块已经被使用开始经过了多久并且更换自其上次使用之后已经过去最久的组块。LRU和LFU是两种常用的高速缓存更换策略。然而，不管是LRU还是LFU都不适用于所有计算应用的要求。随着存储器系统的尺寸和速度伴随集成电路技术的更新换代的发展，这样的存储器系统的性能对于高速缓存管理中的低效的敏感不断增长。

附图说明

通过示例的方式而非限制的方式在随附各图的图中对本发明的各个实施例进行说明，并且在附图中：

图1是图示了根据实施例的用于提供自适应高速缓存更换的系统的元件的框图。

图2是图示了根据实施例的用于确定高速缓存更换策略的参数的策略单元的元件的框图。

图3是图示了根据实施例的用于确定高速缓存更换策略的方法的元素的流程图。

图4A是图示了根据实施例的用于提供自适应高速缓存更换的一组优先级的元素的表格。

图4B是图示了根据实施例的用于确定高速缓存更换参数的算法的元素的伪代码。

图4C是图示了根据实施例的用于收回缓存的数据的方法的元素的流程图。

图5是图示了根据实施例的经受高速缓存更换的高速缓存系统的元件的框图。

图6是图示了根据实施例的用于提供高速缓存更换的计算机平台的元件的框图。

具体实施方式

某些实施例以各种方式提供自适应高速缓存更换，其例如考虑到非易失性主存储器的非对称读取/写入性能并且基于非易失性存储器中的写入性能的当前状态来在更换策略之间自适应地改变。在本文关于用于扇区高速缓存的高速缓存更换来讨论各实施例的某些特征。扇区高速缓存例如可以以三个参数来表征：行尺寸（L）、扇区尺寸（S）和道尺寸（W）。行尺寸（L）是高速缓存行的尺寸。扇区尺寸（S）是高速缓存行中的每一个扇区的尺寸，其中高速缓存行中的扇区的数目于是为L/S。道尺寸（W）是一组中的道的数目。然而，这样的讨论可以扩展成附加地或可替换地适用于任何各种其它高速缓存类型。

图1示出根据实施例的用于对数据进行缓存的说明性计算机系统100的元件。计算机系统100可以例如包括个人计算机的硬件平台，诸如台式计算机、笔记本计算机、超级本或其它膝上型计算机、手持式计算机（例如平板、掌上电脑、手机、媒体播放器等）和/或其它这样的计算机系统。可替换地或附加地，计算机系统100可以提供作为服务器、工作站或者其它这样的计算机系统的操作。在实施例中，计算机系统100包括在不同策略之间自适应地改变以用于施行高速缓存更换操作的一个或多个机制。

在实施例中，计算机系统100包括计算机系统100的至少一个处理器的一个或多个核110，所述一个或多个核110在存储于计算机系统100中的数据上以各种方式访问和/或操作。一个或多个核110中的一些或所有可以驻留在任何各种处理器中，包括但不限于：中央处理单元（CPU）、图形处理器、协处理器、安全性处理器等。例如，一个或多个核110可以包括驻留在计算机系统100的相应不同处理器上的核，但是当然某些实施例不受这方面的限制。