[发明专利]在输入-输出存储器管理单元中使用多个存储器元件来执行虚拟地址到物理地址转译

说明书

所描述的实施方案包括一种输入‑输出存储器管理单元(IOMMU)，所述IOMMU具有两个或更多个存储器元件以及控制器。所述控制器被配置成基于一个或多个因素从所述两个或更多个存储器元件之中选择用于执行所述IOMMU中的虚拟地址到物理地址转译的一个或多个所选择的存储器元件。所述控制器随后使用所述一个或多个所选择的存储器元件来执行所述虚拟地址到物理地址转译。

背景

技术领域

所描述的实施方案涉及计算装置。更具体地，所描述的实施方案涉及在计算装置中的输入-输出存储器管理单元(IOMMU)中使用多个存储器元件来执行虚拟地址到物理地址转译。

背景技术

很多计算装置包括诸如图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)等外围设备。在一些计算装置中，外围设备中的一些或全部能够访问计算装置中的存储器(例如，计算装置中的主存储器)。在这些计算装置中的一些计算装置中，外围设备使用“虚拟存储器”技术来访问存储器。对于虚拟存储器技术，外围设备(或由外围设备执行的工作负载)使用“虚拟地址空间”中的“虚拟地址”来寻址存储器，该虚拟地址空间是特定于对应外围设备的地址空间，而不是使用数据在共享存储器中所处的物理位置的“物理地址”来寻址存储器。由外围设备使用的虚拟地址可能并不直接映射到物理地址，且因此可能并不指示其中实际上存储对应数据的共享存储器中的位置。因此，计算装置包括被配置成针对外围设备提供虚拟地址到物理地址转译的机构，诸如输入-输出存储器管理单元(IOMMU)。IOMMU在接收到来自外围设备的包括虚拟地址的请求后便将虚拟地址转译成对应的物理地址。IOMMU随后将物理地址提供给请求的外围设备，该外围设备便可以使用物理地址来执行一次或多次存储器访问。

为了实现上述虚拟地址到物理地址转译，计算装置包括“页面表(page table)”。页面表是存储在计算装置的存储器中的记录，其包括具有用于存储在存储器中的页面(例如，4KB的数据块)的虚拟地址到物理地址转译信息的条目或“页面表条目”。在接收到来自外围设备的针对转译给定的虚拟地址的请求后，IOMMU通过针对提供与该虚拟地址相关联的物理地址的页面表条目执行“页面表漫步(page table walk)”而从页面表中获得对应的物理地址信息，在页面表漫步期间搜索页面表、可能是逐条目地搜索。

由于页面表漫步相对较慢，因此期望避免执行页面表漫步。因此，IOMMU包括转译旁视缓冲器(“TLB”)，TLB是用于存储在页面表漫步期间获得的有限数量的页面表条目复本的本地高速缓存。IOMMU将首先尝试从对应的TLB中获得高速缓存的页面表条目信息来执行虚拟地址到物理地址转译。当页面表条目信息并不存在于对应的TLB中时(即，当出现“TLB缺失”时)，IOMMU执行上述页面表漫步，并且随后可以将来自所获得的页面表条目的信息复本存储在TLB中。

由于在不同的计算装置中可以发现不同的外围设备布置，因此将通用型方法用于TLB设计可以导致IOMMU未达到最佳性能。例如，IOMMU中的TLB可以使用并非最佳地适合于许多可能的外围设备布置中的至少一些的一种类型的存储器(例如，同步动态随机存取存储器(SRAM))来实施。

附图说明

图1呈现了示出根据一些实施方案的计算装置的框图。

图2呈现了示出根据一些实施方案的输入-输出存储器管理单元(IOMMU)的框图。

图3呈现了示出根据一些实施方案的用于选择待用于执行IOMMU中的虚拟地址到物理地址转译的存储器元件的过程的流程图。

图4呈现了示出根据一些实施方案的用于使用状态保持存储器元件来更新IOMMU中的存储器元件中的虚拟地址到物理地址转译信息的过程的流程图。

贯穿附图和描述，相似的参考标记指代相同的附图元件。

具体实施方式