[发明专利]存储管理装置、存储管理方法、处理器和计算机系统

说明书

公开了一种存储管理装置、存储管理方法、处理器以及计算机系统。存储管理装置包括：至少一个转译后备缓冲器，用于存储多个缓存表项，多个缓存表项包括多个第1级缓存表项和多个第2级缓存表项；以及地址转换单元，与至少一个转译后备缓冲器耦接，适于根据多个第1级缓存表项之一将转译请求指定的虚拟地址转译为相应的转译地址，或在多个第1级缓存表项均未命中转译请求时根据多个第2级缓存表项之一将转译请求指定的虚拟地址转译为相应的转译地址。本公开实施例可以根据转译请求指定的虚拟地址对多个缓存表项进行分级查找，从而减少地址转译过程中查找缓存表项所需的时间，使得处理器的效率、频率和性能被提升、降低了功耗。

技术领域

本发明涉及处理器领域，更具体而言，涉及一种存储管理装置、存储管理方法、处理器和计算机系统。

背景技术

在支持虚拟存储机制的计算机系统中，可使用虚拟地址(也可称为有效地址、逻辑地址、Virtual Address或简称为VA)来指定数据，并利用多个虚拟地址管理计算机系统的虚拟存储空间。在访问内存的过程中，需要将虚拟地址转译为物理地址(也可称为实际地址、真实地址、Physical Address或简称为PA)。为了实现地址转译，计算机系统需要存储大量的表项，每个表项用于将指定范围的虚拟地址转译为相应的物理地址。

为了加快地址转译过程，可以采用转译后备缓冲器(Translation Look-asideBuffer,TLB)将计算机系统中存储的一部分表项进行缓存，以避免每次地址转译过程均需要从计算机系统中存储的全部表项中进行查找。如果待转译的虚拟地址与TLB缓存的表项之一匹配(称为命中、匹配或hit)，计算机系统可以直接利用TLB实现地址转译，而无需在TLB外部进行表项查找。

对高性能的处理器而言，程序动态访问的虚拟地址的范围可能很广，为了尽可能的提高地址转译效率，TLB中存储的缓存表项的总数目被不断加大，以使TLB映射的地址范围被扩大、TLB的命中率被提升；另一方面，高性能的处理器对频率要求也很高、地址转译是出现频率极高的操作过程。

在传统方案中，地址转译过程通常需要在多个缓存表项中逐一查找与待转译的虚拟地址匹配的缓存表项，当TLB中存储了大量的缓存表项时,地址转译过程产生的较大延时会阻碍处理器频率的进一步提升、影响处理器的效率和性能；在较多的缓存表项中查找与转译请求匹配的缓存表项的过程也会产生较大的功耗。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种存储管理装置、存储管理方法、处理器和计算机系统，以解决以上问题。

为了达到这个目的，第一方面，本发明提供一种存储管理装置，包括：至少一个转译后备缓冲器，用于存储多个缓存表项，所述多个缓存表项包括多个第1级缓存表项和多个第2级缓存表项；以及地址转换单元，与所述至少一个转译后备缓冲器耦接，适于根据所述多个第1级缓存表项之一将转译请求指定的虚拟地址转译为相应的转译地址，或在所述多个第1级缓存表项均未命中所述转译请求时根据所述多个第2级缓存表项之一将所述转译请求指定的虚拟地址转译为相应的转译地址。

在一些实施例中，每个所述缓存表项由多个寄存器存储，所述多个寄存器包括：第一寄存器，用于存储虚拟地址标签，以指示该缓存表项映射的虚拟页；以及第二寄存器，用于存储转译地址标签，以指示所述虚拟页映射的转译页，每个所述缓存表项映射的虚拟页和转译页的页面尺寸一致。

在一些实施例中，存储管理装置还包括控制单元，与所述地址转译单元耦接，并适于：当所述多个缓存表项的虚拟地址标签均未命中所述转译请求指定的虚拟地址时，从根页表中获取与所述转译请求指定的虚拟地址匹配的待回填表项，将所述待回填表项写入所述至少一个转移后备缓冲器。