[发明专利]面向多核处理器确定性重演的优化分段式内存竞争记录系统及其方法

权利要求书

1.面向多核处理器确定性重演的优化分段式内存竞争记录系统，包括n个处理器核和共享数据缓冲存储器(L2 Cache)，其中所述n个处理器中的每个处理器核包括内存竞争记录模块(DRstate)、私有数据缓冲存储器(L1 Cache)、私有指令缓冲存储器(InstructionsL1 Cache)、一致性协议控制器(Protocol controller)，以及数据传输通道；其特征在于：所述内存竞争记录模块(DRstate)包括指令计数器(IIC)、段计数器(SC)、控制逻辑模块(CL)和段号寄存器(SN)；

所述的指令计数器(IIC)，用于记录指令的数目；

所述的段计数器(SC)，用于记录处理器核的段号；

所述的控制逻辑模块(CL)，用来控制内存竞争记录模块(DRstate)，检测内存竞争并记录的流程；

所述的段号寄存器(SN)有n-1个，其中n为所述面向多核处理器确定性重演的优化分段式内存竞争记录系统中的处理器数量；所述的段号寄存器(SN)包括段计数器(OPSC)、当前发生序先发生方寄存器(Pred_IIC)、当前发生序后发生方寄存器(Succ_IIC)、当前发生序先发生方段号寄存器(Pred_SN)、当前发生序后发生方段号寄存器(Succ_SN)、冲突方向标志位向量(Dflag)；

所述的当前发生序先发生方寄存器(Pred_IIC)，用于记录与其他处理器核数据冲突发生时，先发生方处理器核对应的IC值；

所述的当前发生序后发生方寄存器(Succ_IIC)，用于记录与该其他处理器核数据冲突发生时，后发生方处理器核对应的IC值；

所述的当前发生序先发生方段号寄存器(Pred_SN)，用于记录与该其他处理器核不可约减冲突依赖关系先发生方所在段号；

所述的当前发生序后发生方段号寄存器(Succ_SN)，用于记录与该其他处理器核不可约减冲突依赖关系后发生方所在段号；

冲突方向标志位向量(Dflag)，用来标记与该其他处理器核的冲突方向；

所述控制逻辑模块的工作过程包括以下步骤：

(1)当提交的指令为内存操作指令时，更新指令计数器IC的值，并设置对应内存操作的内存块的段号；

(2)当接收到请求方一致性请求时，通过缓冲存储器(Cache)一致性协议控制器检测是否有内存竞争发生；

(3)当缓冲存储器(Cache)一致性协议控制器检测到内存竞争时，利用优化分段方法判断所述内存竞争是否需要记录；

(4)当内存竞争需要记录时，在发送给请求方的一致性应答消息中添加记录标志位和当前指令计数值CIC，并结束旧段，创建新段，更新对应请求方的段号；

(5)当缓冲存储器(Cache)一致性协议控制器的请求方收到一致性应答消息时，判断冲突记录标志位是否为真；

(6)当冲突记录标志位为真时，将内存竞争的当前发生序记录在请求方的内存竞争日志中的步骤，记录内容包括当前发生序先发生方处理器核对应的IC值、当前发生序后发生方处理器核对应的IC值、当前发生序先发生方段号、当前发生序后发生方段号和冲突方向；

所述步骤(3)中利用优化分段方法判断内存竞争是否需要记录的步骤为：

当检测到的新的内存竞争的时候，和已经记录的每一对冲突的当前发生序作比较，如果存在一对已记录冲突的先发生方的段号大于其冲突先发生方，后发生方的段号小于其冲突后发生方，则说明此冲突当前发生序可推导得出，不予记录，否则，判定内存竞争需要记录；

所述步骤(3)中利用优化分段方法判断所述内存竞争是否需要记录的步骤进一步包括：

当检测到的新的内存竞争，并且在判定内存竞争需要记录的时候，和已经记录的相邻冲突的当前发生序进行比较，如果其冲突当前发生序和它相邻的冲突当前发生序同向，则创建人工的访存冲突，该人工的访问冲突的先发生方为新的内存竞争冲突当前发生序的先发生方，该记录后发生方为相邻记录的冲突当前发生序的后发生方，记录该人工访问冲突，否则，记录内存竞争的当前发生序。