[发明专利]一种地址转换缓存清除指令的处理方法和处理装置

说明书

本发明公开了一种指令处理装置，包括第一寄存器，适于存储地址信息；第二寄存器，适于存储地址空间标识信息；解码器，适于接收地址转换缓存清除指令并进行解码，该地址转换缓存清除指令指示第一寄存器作为第一操作数以及第二寄存器作为第二操作数；以及执行单元，耦接到第一寄存器、第二寄存器和解码器，并执行解码后的地址转换缓存清除指令，以便从第一寄存器中获取地址信息，从第二寄存器中获取地址空间标识信息，将所获取的地址信息和地址空间标识信息在耦接到指令处理装置的总线上进行广播，以便耦接到总线的其它处理单元对由地址空间标识信息所指示的地址空间中、与地址信息相对应的地址转换缓存进行清除。本发明还公开了一种相应的指令处理方法、计算系统和片上系统。

技术领域

本发明涉及处理器领域，尤其涉及具有地址转换缓存清除指令的处理器核心和处理器。

背景技术

现在处理器的存储器存取操作由于分页系统的存在而会导致单次的存储器访问操作会导致多次页表访问。因此，分页会大大地降低处理性能，现代处理器一般采用地址转换缓存(通常称为TLB，全称为Translation Lookaside Buffer)技术来减少分页导致的处理开销。利用TLB，已经访问的地址信息会被缓存，从而减少了下次访问同一个地址时所需要的地址转换操作。另外，为了降低这个缓存本身的开销，处理器不会让该缓存时刻与分页系统中的页表保持一致。这意味着如果操作系统修改了页表，那么这个缓存会变得陈旧而不可用。在现有的处理系统中，特别是基于RSIC-V的处理系统中，采用了专门的TLB清除指令来通知处理器，TLB所缓存的页表发生改变，于是处理器可以相应地清除相关的TLB项，从而保证TLB缓存项是最新的。

现在的处理器一般包括多个处理器核心，每个处理器核心具有相应的硬件线程(hart)。现有的TLB清除指令仅仅对执行当前指令的硬件线程起作用。例如，如果一个硬件线程在执行指令期间改变了另一个硬件线程所使用的页表项时，不能直接执行TLB清除指令来更新相应页表项，而是需要通过核间中断通信机制，向其它硬件线程发送软中断，以便这些硬件线程分别执行TLB清除指令来更新TLB。

现有的方式在处理器具有多个处理器核心时处理效率较低，因此，需要一种新的TLB清除指令，可以让多个处理器核心高效地进行TLB清除操作。

发明内容

为此，本发明提供了一种新的指令处理装置和指令处理方法，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种指令处理装置，包括第一寄存器、第二寄存器、解码器和耦接到第一寄存器、第二寄存器和解码器的执行单元。第一寄存器适于存储地址信息，且第二寄存器适于存储地址空间标识信息。解码器，适于接收地址转换缓存清除指令并进行解码。地址转换缓存清除指令指示第一寄存器作为第一操作数，以及第二寄存器作为第二操作数。执行单元执行解码后的地址转换缓存清除指令，以便从第一寄存器中获取地址信息，从第二寄存器中获取地址空间标识信息，将所获取的地址信息和地址空间标识信息在耦接到指令处理装置的总线上进行广播，以便耦接到总线的其它处理单元对由地址空间标识信息所指示的地址空间中、与地址信息相对应的地址转换缓存进行清除。

可选地，在根据本发明的指令处理装置中，第二寄存器中还存储有根页表的物理页标识，执行单元还适于在执行清除指令时从第二寄存器获取该根页表的物理页标识，并与地址信息和地址空间标识信息一起发送到总线上。

可选地，根据本发明的指令处理装置还包括耦接到执行单元的硬件寄存器。硬件寄存器适于存储指示是否启用虚拟化(hypervisor)模式的虚拟化标识；以及指示运行权限模式的权限标识。

可选地，在根据本发明的指令令处理装置中，当虚拟化标识指示未启用虚拟化模式时，第一寄存器中存储的地址信息为虚拟地址信息，第二寄存器存储的的物理页标识为用于将虚拟地址翻译为物理地址的一级地址翻译的根页表中的物理页标识。执行单元适于将虚拟地址信息、一级地址翻译的根页表中的物理页标识与地址空间标识一起发送到总线上。