[发明专利]操作高速缓存的方法

说明书

本发明涉及一种操作高速缓存模块(400)的方法(100)，该高速缓存模块(400)包括作为高速缓存模块(400)的最小存储块的高速缓存行，其中该方法(100)包括接收用于存储的传入消息的步骤(110)。接收步骤(110)包括：确定(112)消息的大小，进而确定消息所需的高速缓存行的数量；查找(116)确定数量的高速缓存行所需的可用高速缓存行，其中查找步骤(116)包括：i.利用(116i)使用de Bruijn序列的算法通过确定值为1的最低有效位的位置来找到可用的第一高速缓存行；ii.在高速缓存模块(400)中的第一缓存行中存储(116ii)消息，或者如果需要一个以上的高速缓存行，则存储消息的一部分；iii.将第一高速缓存行的位置存储(116iii)在查找表(300)中，该查找表(300)为所存储的消息的细节编索引；iv.如果消息需要一个以上的缓存行，则重复步骤i到iii。本发明还涉及一种计算机程序产品和一种电子控制单元，该电子控制单元尤其包括被配置为执行该方法(100)的处理器。本发明还涉及一种车辆控制单元，其包括通过数据总线系统彼此电子通信的多个电子控制单元。

技术领域

本发明涉及用于数字信息的存储手段和数字信息处理。

背景技术

在当今的计算机系统中，处理器速度通常比主存储器的能力快得多。因此，在检索处理器所要求的主存储器数据时通常存在延迟。高速存储器或高速缓存存储器用于克服这种延迟。高速缓存存储器通过复制主存储器中经常使用或最近使用的数据来工作。高速缓存存储器是位于处理器内或处理器附近的存储器块。因此，省去了从远程或单独的存储器中检索这种数据的步骤。

但是，处理器电路技术和相关的成本限制了高速缓存存储器的大小。因此，由于受限的高速缓存存储器，一旦填充满了高速缓存存储器，就不断地替换高速缓存存储器中的数据。当处理器从存储器请求数据时，首先测试高速缓存存储器，如果在高速缓存存储器中找到了数据，则从高速缓存存储器中检索数据并恢复执行。否则，处理器继续从较慢的主存储器中请求并获得数据。因此，尽可能快而高效地识别存储在高速缓存中的数据与减少延迟相关。

为了运行计算机程序或应用程序，某些程序或进程的存储器需求只能在运行时被确定，例如何时需要存储器取决于用户输入。因此，程序或进程需要动态分配存储器，这种分配的存储器称为堆(heap)。一些堆可能存储在高速缓存中，而另一些可能存储在随机存取存储器中。高速缓存存储器由存储单元组成，最小的存储单元是高速缓存行。高速缓存行通常分配给堆中预定大小的存储器，并保存在池中。

尽管通过使用高速缓存减少了从远程或单独的存储器中检索数据所导致的延迟，但存在由于关联、获取和管理高速缓存行而引起的开销，尤其是当高速缓存存储器的大小和高速缓存行的数量增加时。例如，可以通过从主存储介质向高速缓存分配更多的存储器来增加高速缓存中的总存储器。然而，高速缓存模块的存储器的增加意味着高速缓存行的数量的增加。如果高速缓存存储器的大小和高速缓存行的数量增加，则搜索和获取高速缓存行所需的开销将会累积，并可能导致严重的性能问题。

通常对高速缓存行编索引以便进行高效且系统性的管理。由于高速缓存行是动态分配的，因此应该存在一种高效地确定哪些高速缓存行可用或被使用的方式。当前方法涉及通过直接访问每个高速缓存行来确定可用性或通过操纵每个位的位图表示来确定可用性来使用循环。但是，随着高速缓存变满或高速缓存大小增加，循环可能会加重处理器负担。

因此，需要提供一种改进的操作高速缓存存储器的架构和方法，其克服或至少减轻上述缺点中的一个或多个。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种操作高速缓存模块以解决上述问题的方法。特别地，本发明的一个目的是提供一种具有减少的延迟的操作高速缓存模块的方法。本发明的另一个目的是提供一种不使用不必要的循环和遍历的操作高速缓存模块的方法。本发明的另一个目的是提供一种高速缓存模块，其高效和系统性地操作其高速缓存行。