[发明专利]缓存存储器操作的协调

说明书

本发明涉及一种用于协调由一致性共享存储系统的处理器设备执行的指令序列的方法。一条指令被执行并使所述处理器设备将存储器线的副本填充到处理器高速缓存中。基于检测到指示关于所述存储器线的跨所述共享存储系统的一致性传播未被确认的第一标志信息，所述处理器设备对所述存储器线进行标记。基于检测到指示关于所述存储器线的跨所述共享存储系统的所述一致性传播已确认的第二标志信息，所述处理器设备对所述存储器线进行清除标记。基于执行存储器屏障指令，在标记所述存储器线的同时阻止所述存储器屏障指令的执行完成。

背景技术

本公开涉及计算机系统领域。更具体地，涉及一种用于通过一致性共享存储系统的处理器设备来协调包括多个指令的指令序列的执行的方法，一致性共享存储系统的处理器设备，用于管理实现存储器一致性的一致性目录的方法，实现共享存储器系统的存储器一致性的一致性目录以及包括实现共享存储器系统的存储器一致性的一致性目录的一致性共享存储器系统。

共享存储器系统包括均被提供存储器访问的多个处理器，从而提高了数据处理的效率。共享存储器可以为多个处理器提供对相同数据的同时访问，避免存储数据的冗余副本，并使能处理器之间的数据传输。共享存储器系统例如提供可由多个处理器访问的主存储器。为了使处理器能够快速访问主存储器的存储器线，这种共享存储器系统的存储器架构可以进一步包括多个处理器高速缓存存储器，用于高速缓存要由处理器处理的数据。例如，每个处理器可以与一个或多个处理器高速缓存存储器可操作地连接。

然而，在具有多个处理器高速缓存存储器的共享存储器系统中，存在由于缺乏数据连贯性而可能引起复杂化的风险。每当处理器高速缓存存储器之一所包含的数据被更新时，必须确保在处理相同数据时所有其余的处理器高速缓存存储器将使用更新的数据，以避免不同的处理器使用不一致的数据。换句话说，必须确保在整个共享存储系统中的一致性传播，以便在整个系统中建立一致性。

为了防止处理器使用已被修改的过时数据，需要对存储器操作的排序约束。严格排序的存储器模型规定，对共享变量值的更改始终必须对执行的多线程程序的其他线程可见。换句话说，必须预先定义存储操作的顺序，而不能为避免竞争条件而允许例外。但是，严格排序的模型可能不灵活，导致处理效率受到限制。相反，可以通过允许强顺序的松弛来提高处理效率。可能存在可以并行执行或甚至以任意顺序执行的指令，而不会引起问题或导致竞争状况。允许放宽顺序的存储器模型称为弱排序存储器模型。为了仍然保持某种程度的排序，弱排序的存储器模型指定了通过特殊的、定义明确的存储器屏障指令建立的存储器屏障。存储器屏障指令定义了指令序列中必须确保一致性并在必要时执行同步的一点。这种薄弱的存储器模型规定，当达到这种存储器屏障时，仅需要使共享变量的值更改对其他线程可见。存储器屏障指令定义了指令序列中的一点，在这一点上必须确保一致性，并在必要时执行同步。这种薄弱的存储器模型规定，当达到这种存储器屏障时，仅需要使共享变量的值更改对其他线程可见。存储器屏障指令定义了指令序列中的一点，在这一点上必须确保一致性，并在必要时执行同步。这种薄弱的存储器模型规定，当达到这种存储器屏障时，仅需要使共享变量的值更改对其他线程可见。

当优化指令序列时，弱排序的存储器模型可以提供更高的自由度。只需确保在优化和未优化的指令序列中，在存储器屏障处的潜在共享变量的值都保证相同。特别是，不包含任何存储器屏障的指令块中的重新排序语句可以被认为是安全的。

为了确保共享存储系统的存储器一致性并提高性能，持续需要改进存储器屏障的实现和管理。

发明内容

各个实施例提供了一种用于协调由一致性共享存储系统的处理器设备执行的包括多个指令的指令序列的方法，一致性共享存储系统的处理器设备，用于管理一致性目录实现共享存储器系统的存储器一致性的方法，实现共享存储器系统的存储器一致性的一致性目录以及包括实现共享存储器系统的存储器一致性的一致性目录的一致性共享存储器系统。在从属权利要求中描述了有利的实施方式。如果本发明的实施例不相互排斥，则可以彼此自由地组合。