一種避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法技術

一種避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法，每個高速緩存副本具有四種狀態：無效狀態、共享狀態、獨占狀態、修改狀態，每個高速緩存副本有三位狀態位：有效位、共享位、回寫位，其中，有效位表示高速緩存副本是否為有效副本，共享位表示有效的高速緩存副本是否處于共享狀態；回寫位表示有效的高速緩存副本被移出高速緩存時是否需要回寫主存儲器；所述傳輸方法支持高速緩存有效臟副本的數據在處理器間直接傳輸，所述高速緩存有效臟副本是指與主存儲器數據不同的高速緩存有效副本。本發明專利技術提供一種有效避免讀缺失時數據回寫主存儲器，有效地減少處理器訪問主存儲器的次數，提高系統性能的避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及多處理器核間傳輸
，尤其是一種多處理器核間傳輸方法。
技術介紹
隨著人類對計算機速度和計算規模需求的不斷提高，傳統的單核處理器已經不能滿足市場的需求，多核處理器應運而生。同時伴隨著集成電路制造工藝的提高，在單芯片上集成多核成為現實，原本只有在大型服務器上才會使用的多處理器系統，逐漸邁入普通消費市場，越來越多的嵌入式系統都采用多核芯片。多核架構中一般都采用多級緩存的存儲器架構以提高處理器的效率。在這樣的架構下，高速緩存緩存數據一致性問題是一直困擾著設計者的一個重要問題。 多核處理器中有共享和私有緩存。私有數據只被單個處理器使用，而共享數據則被多個處理器同時使用。若某個處理器修改了高速緩存中的一個共享數據，同時該數據在別的高速緩存中有副本。該數據最新修改后，如果其它的副本不能得到及時修改，這時該數據若被其它處理器訪問就會出現錯誤，這就出現了多處理器高速緩存數據一致性問題。為了處理上述問題，諸多協議陸續被提出，其中之一的MESI協議被廣泛采用。在MESI協議中，高速緩存副本具有四個狀態無效狀態、共享狀態、獨占狀態、修改狀態。其四個狀態的定義如下；I.無效狀態該高速緩存副本內容無效；2.共享狀態可能有多個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據一致；3.獨占狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據一致；4.修改狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據不一致。在MESI協議中，若處理器A發生讀缺失，處理器B擁有處理器A訪問的高速緩存副本，且其處于修改狀態。根據MESI狀態定義，此時需要先將處理器B對應高速緩存副本的數據回寫主存儲器，然后處理器A從處理器B對應的高速緩存副本中讀取數據或者從主存儲器中讀取數據。由于處理器訪問高速緩存的速度遠快于訪問主存儲器的速度，因此處理器應該盡量避免訪問主存儲器。
技術實現思路
為了克服已有多處理器核間傳輸方法的在讀缺失時數據回寫主存儲器，處理器頻繁地訪問主存儲器、限制系統性能的不足，本專利技術提供一種有效避免讀缺失時數據回寫主存儲器，有效地減少處理器訪問主存儲器的次數，提高系統性能的避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法，發起讀/寫操作的處理器稱為本地處理器，其余處理器稱為遠程處理器。本地處理器中，與被訪問地址具有相同索引的高速緩存副本稱為對應的本地高速緩存副本；遠程處理器中，與被訪問地址具有相同索引和標志的聞速緩存副本稱為對應的遠程聞速緩存副本，每個聞速緩存副本具有四種狀態無效狀態、共享狀態、獨占狀態、修改狀態，其狀態定義如下；a.無效狀態該高速緩存副本內容無效；b.共享狀態可能有多個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據不一定與主存儲器中的數據一致； c.獨占狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據一致；d.修改狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據不一致；每個聞速緩存副本有二位狀態位有效位、共孚位、回與位，聞速緩存副本狀態與狀態位的對應關系如下 態位有效位共享位回寫位狀態___無效狀態無效--共享狀態______-獨占狀態______無效修改狀態____漁__有效其中，有效位表不聞速緩存副本是否為有效副本，共孚位表不有效的聞速緩存副本是否處于共享狀態；回寫位表示有效的高速緩存副本被移出高速緩存時是否需要回寫主存儲器，當且僅當高速緩存有效副本的回寫位有效且該高速緩存有效副本被移出高速緩存時，會將該高速緩存有效副本中的數據回寫主存儲器；當且僅當處理器發起對本地高速緩存副本寫操作時，其回寫位才會被置為有效，并將本地處理器對應的高速緩存有效副本置為修改狀態；所述傳輸方法支持高速緩存有效臟副本的數據在處理器間直接傳輸，所述高速緩存有效臟副本是指與主存儲器數據不同的高速緩存有效副本；當本地處理器發生讀缺失時，遠程處理器擁有對應的高速緩存有效副本，且該副本的數據與主存儲器中的數據不一致，則遠程處理器直接將對應高速緩存副本的數據傳輸至本地處理器對應的高速緩存副本中，此時本地處理器和遠程處理器對應的高速緩存副本中的數據一致，但與主存儲器中的數據不一致，即本地處理器和遠程處理器對應的高速緩存副本都為臟副本；完成數據傳輸后，本地處理器的對應高速緩存副本變為共享狀態，回寫位無效；遠程處理器的對應高速緩存副本變為共享狀態，回寫位保持不變；處理器間高速緩存有效副本直接傳輸時，只傳輸高速緩存有效副本的數據，并不傳輸回寫位，即處理器間高速緩存有效副本直接傳輸操作的接收方，其對應高速緩存有效副本的回寫位無效。進一步，所述傳輸方法支持一個主存儲器塊擁有多個有效臟副本，且有效臟副本至多被回寫主存儲器一次；對于任意一個主存儲器塊有一個或多個有效臟副本，若主存儲器塊擁有有效臟副本，則有且只有一個有效臟副本的回寫位有效；當本地處理器中回寫位無效的高速緩存有效臟副本被移出高速緩存時，不需要回寫主存儲器，且必然有一個遠程處理器對應的高速緩存有效臟副本的回寫位有效；當本地處理器中回寫位有效的高速緩存有效臟副本被移出高速緩存時，需要將高速緩存有效臟副本的數據回寫主存儲器，回寫主存儲器后，所有的遠程處理器對應的高速緩存有效副本中的數據與主存儲器中的數據一致，遠程處理器對應的高速緩存有效副本不再為“臟”，之后當遠程處理器對應的高速緩存有效副本被移出高速緩存時，不需要再回寫主存儲器。本專利技術的有益效果主要表現在有效避免讀缺失時數據回寫主存儲器，有效地減 少處理器訪問主存儲器的次數，提高系統性能。附圖說明圖I是避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法的原理圖，其中，無效是指處理器間寫無效，直接傳輸是指處理器間高速緩存有效副本直接傳輸，主存讀取是指從主存儲器讀取數據。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術作進一步描述。參照圖1，一種避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法，發生讀缺失時，支持高速緩存有效臟副本(與主存儲器數據不同的高速緩存有效副本)的數據在處理器間直接傳輸，而不需要先將該高速緩存有效臟副本的數據回寫主存儲器；支持一個主存儲器塊擁有多個有效臟副本，且多個有效臟副本至多被回寫主存儲器一次；采用一種類MESI協議作為高速緩存一致性協議。采用一種類MESI協議作為高速緩存一致性協議。該協議適用于采用寫返回策略的聞速緩存，在該協議中，每個聞速緩存副本具有四種狀態無效狀態、共孚狀態、獨占狀態、修改狀態，其狀態定義如下；a.無效狀態該高速緩存副本內容無效；b.共享狀態可能有多個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據不一定與主存儲器中的數據一致；c.獨占狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據一致；d.修改狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據不一致。每個聞速緩存副本有二位狀態位有效位、共孚位、回與位。聞速緩存副本狀態與狀態位的對應關系如下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法，發起讀/寫操作的處理器稱為本地處理器，其余處理器稱為遠程處理器。本地處理器中，與被訪問地址具有相同索引的高速緩存副本稱為對應的本地高速緩存副本；遠程處理器中，與被訪問地址具有相同索引和標志的高速緩存副本稱為對應的遠程高速緩存副本，其特征在于：每個高速緩存副本具有四種狀態：無效狀態、共享狀態、獨占狀態、修改狀態，其狀態定義如下；a．無效狀態：該高速緩存副本內容無效；b．共享狀態：可能有多個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據不一定與主存儲器中的數據一致；c．獨占狀態：只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據一致；d．修改狀態：只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據不一致；每個高速緩存副本有三位狀態位：有效位、共享位、回寫位，高速緩存副本狀態與狀態位的對應關系如下：其中，有效位表示高速緩存副本是否為有效副本，共享位表示有效的高速緩存副本是否處于共享狀態；回寫位表示有效的高速緩存副本被移出高速緩存時是否需要回寫主存儲器，當且僅當高速緩存有效 副本的回寫位有效且該高速緩存有效副本被移出高速緩存時，會將該高速緩存有效副本中的數據回寫主存儲器；當且僅當處理器發起對本地高速緩存副本寫操作時，其回寫位才會被置為有效，并將本地處理器對應的高速緩存有效副本置為修改狀態；所述傳輸方法支持高速緩存有效臟副本的數據在處理器間直接傳輸，所述高速緩存有效臟副本是指與主存儲器數據不同的高速緩存有效副本；當本地處理器發生讀缺失時，遠程處理器擁有對應的高速緩存有效副本，且該副本的數據與主存儲器中的數據不一致，則遠程處理器直接將對應高速緩存副本的數據傳輸至本地處理器對應的高速緩存副本中，此時本地處理器和遠程處理器對應的高速緩存副本中的數據一致，但與主存儲器中的數據不一致，即本地處理器和遠程處理器對應的高速緩存副本都為臟副本；完成數據傳輸后，本地處理器的對應高速緩存副本變為共享狀態，回寫位無效；遠程處理器的對應高速緩存副本變為共享狀態，回寫位保持不變；處理器間高速緩存有效副本直接傳輸時，只傳輸高速緩存有效副本的數據，并不傳輸回寫位，即處理器間高速緩存有效副本直接傳輸操作的接收方，其對應高速緩存有效副本的回寫位無效。...

【技術特征摘要】
1.一種避免讀缺失時數據回寫的多處理器核間傳輸方法，發起讀/寫操作的處理器稱為本地處理器，其余處理器稱為遠程處理器。本地處理器中，與被訪問地址具有相同索引的高速緩存副本稱為對應的本地高速緩存副本；遠程處理器中，與被訪問地址具有相同索引和標志的高速緩存副本稱為對應的遠程高速緩存副本，其特征在于 每個高速緩存副本具有四種狀態無效狀態、共享狀態、獨占狀態、修改狀態，其狀態定義如下； a.無效狀態該高速緩存副本內容無效； b.共享狀態可能有多個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據不一定與主存儲器中的數據一致； c.獨占狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據一致； d.修改狀態只有一個處理器擁有該高速緩存有效副本，其數據與主存儲器中的數據不一致； 每個高速緩存副本有三位狀態位有效位、共享位、回寫位，高速緩存副本狀態與...

【專利技術屬性】
技術研發人員：嚴曉浪，余慜，黃凱，葛海通，
申請(專利權)人：杭州中天微系統有限公司，
類型：發明
國別省市：