[发明专利]页表缓存的访问方法、页表缓存、处理器芯片和存储单元

说明书

本发明公开了一种页表缓存的访问方法、页表缓存、处理器芯片和存储单元。该方法包括：接收处理器发送的第一请求；确定第一虚拟地址对应的第一大虚拟页号，以及第一虚拟地址对应的第一虚拟页面在第一大虚拟页面中的第一位置；确定表项集合中存在与第一大虚拟页号对应的第一表项；根据第一表项中的有效指示字段中与第一位置对应的比特的值，确定第一虚拟页面被第一表项映射；根据第一表项中的索引字段中与第一位置对应的元素的值，确定第一虚拟页面对应的第一物理页面在第一大物理帧号标识的第一大物理页面中的第二位置；根据第一大物理帧号和第二位置，确定第一物理帧号；向处理器发送第一物理帧号。本发明实施例能够提升页表缓存的有效容量。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，并且更具体地，涉及一种页表缓存的访问方法、页表缓存、处理器芯片和存储单元。

背景技术

在中央处理器(Central Processing Unit，CPU)执行程序时，程序中的地址均为虚拟地址。当操作系统将一个程序载入内存时，会为该程序分配可用的物理内存地址空间。此时，操作系统会根据实际的物理地址，将程序的虚拟地址映射到具体的物理地址。这种映射，以页面(Page)为单位，一个页面通常为4KB。操作系统在进行内存管理时，会将物理地址空间划分成连续的页面。同样，程序自己的虚拟地址空间也会被划分成连续的页面。映射，是将一个虚拟页面映射到一个物理页面。以页面大小(也可以称为尺寸)为4KB为例，在这种情况下，12个比特用来表示在4KB页面内的偏移量。在映射过程中，地址的低12位比特保持不变，即虚拟地址的低12位比特和物理地址的低12位比特是相同的。也就是说，在虚拟地址到物理地址的映射过程中，偏移量是不会改变的，只需要将虚拟地址的高位比特替换成物理地址的高位比特即可。

地址的高位部分，在虚拟地址中称之为虚拟页号(Virtual Page Number，VPN)，在物理地址中称之为物理帧号(Physical Frame Number，PFN)，VPN标识虚拟地址对应的虚拟页面，PFN标识物理地址对应的物理页面。地址的低位部分，称之为页偏移(Offset)部分。在映射过程中，地址的Offset部分保持不变，即映射过程是根据虚拟页号找到物理帧号的过程。

在地址映射时，CPU先访问页表缓存，或称为转址旁路缓存，英文名称为(Translation Lookaside Buffer，TLB)，TLB中存储有一部分虚拟页号到物理帧号之间的映射关系，若发生TLB缺失(TLB Miss)，则再访问内存中的页表，该页表中存储有完整的从虚拟地址到物理地址的映射关系。TLB的容量是非常有限的，要远远小于页表的大小，因此经常会发生TLB Miss，TLB Miss会增加程序运行时间。因此，提升TLB的有效容量，减少TLBMiss的几率，成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种页表缓存的访问方法、页表缓存、处理器芯片和存储单元，能够提升页表缓存的有效容量。

第一方面，提供了一种页表缓存的访问方法，该页表缓存中存储有表项集合，该表项集合中的表项包括大虚拟页号字段，大物理帧号字段，有效指示字段和索引字段，其中，该大虚拟页号字段中的大虚拟页号标识大虚拟页面，该大虚拟页面包括多个虚拟页面，该大物理帧号字段中的大物理帧号标识大物理页面，该大物理页面包括多个物理页面，该有效指示字段用于指示该多个虚拟页面中的每个虚拟页面是否被该表项映射，该索引字段用于在该每个虚拟页面被该表项映射时指示该每个虚拟页面对应的物理页面在该大物理帧号标识的大物理页面中的位置；

该方法包括：

接收处理器发送的第一请求，该第一请求用于请求第一虚拟地址对应的第一物理帧号；

确定该第一虚拟地址对应的第一大虚拟页号，以及该第一虚拟地址对应的第一虚拟页面在该第一大虚拟页号标识的第一大虚拟页面中的第一位置；