用于高效利用地址转换缓存的装置和方法制造方法及图纸

本公开涉及用于高效利用地址转换缓存的装置和方法。提供了一种用于高效使用地址转换缓存的装置和方法。该装置具有地址转换缓存，其具有多个条目，其中，每个条目存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据。每个条目标识存储在其中的地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并还标识存储器系统内与地址转换数据相关联的页面的页面大小。控制电路响应于虚拟地址来在地址转换缓存内执行查找操作以针对地址转换缓存所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中。

Devices and methods for efficient utilization of address translation caching

The present disclosure relates to devices and methods for efficiently utilizing address translation caching. An apparatus and method for efficient use of address translation caching are provided. The device has an address translation cache, which has multiple entries, each of which stores address translation data used when converting virtual addresses into corresponding physical addresses of memory systems. Each entry identifies whether the address translation data stored in it is merged or non-merged, and also identifies the page size of the page associated with the address translation data in the memory system. The control circuit performs a lookup operation in the address translation cache in response to the virtual address to generate hit indications for each page size supported by the address translation cache to indicate whether hit has been detected for entries storing the associated page size address translation data.

【技术实现步骤摘要】
用于高效利用地址转换缓存的装置和方法
本公开涉及高效利用地址转换缓存。
技术介绍
已知提供结合诸如转换后备缓冲器(TLB)之类的地址转换缓存以存储与虚拟地址到物理地址的转换有关的地址转换数据的数据处理系统。地址转换数据还可以提供关于正在进行的存储器访问的属性数据，例如，许可数据和存储器属性。尽管提供地址转换缓存对于通过减少所需的慢页面表遍历(pagetablewalk)的数量来提高性能是有用的，但是地址转换缓存本身消耗电路资源。已知在其中多个相邻描述符满足页面对齐标准的情况下创建合并TLB条目。然而，尽管创建合并条目可以允许实现对地址转换缓存资源的更高效的使用，但仍期望高效地管理对这种合并条目进行的处理，以便试图减少可能由于将合并地址转换数据分配到地址转换缓存中而引起的任何性能影响。
技术实现思路
在一个示例配置中，提供了一种装置，包括：地址转换缓存，具有多个条目，每个条目存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据，每个条目被布置为标识存储在其中的地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并标识存储器系统内与地址转换数据相关联的页面的页面大小；以及控制电路，响应于虚拟地址来在地址转换缓存内执行查找操作以针对地址转换缓存所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中；该控制电路被布置为至少根据针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示来确定合并多命中指示，该合并多命中指示在针对包含合并地址转换数据的条目和包含非合并地址转换数据的条目二者都检测到命中时被设置；该控制电路还被布置为在查找操作已经完成时确定是否已经检测到多个命中，并且在该情况下参考合并多命中指示以确定该多个命中是否产生自地址转换缓存中的合并地址转换数据和非合并地址转换数据二者。在另一示例配置中，提供了一种管理地址转换缓存内的地址转换数据的方法，该地址转换缓存具有多个条目，每个条目存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据，并且每个条目标识存储在其中的地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并标识存储器系统内与地址转换数据相关联的页面的页面大小，该方法包括：响应于虚拟地址来在地址转换缓存内执行查找操作以针对地址转换缓存所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中；至少根据针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示来确定合并多命中指示，该合并多命中指示在针对包含合并地址转换数据的条目和包含非合并地址转换数据的条目二者都检测到命中时被设置；并且在查找操作已经完成时确定是否已经检测到多个命中，并且在该情况下参考合并多命中指示以确定该多个命中是否产生自地址转换缓存中的合并地址转换数据和非合并地址转换数据二者。在又一示例配置中，提供了一种装置，包括：地址转换装置，用于提供多个条目，每个条目用于存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据，每个条目用于标识存储在其中的地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并用于标识存储器系统内与地址转换数据相关联的页面的页面大小；以及控制装置，用于响应于虚拟地址来在地址转换装置内执行查找操作以针对地址转换装置所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中；该控制装置用于至少根据针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示来确定合并多命中指示，该合并多命中指示在针对包含合并地址转换数据的条目和包含非合并地址转换数据的条目二者都检测到命中时被设置；该控制装置还用于在查找操作已经完成时确定是否已经检测到多个命中，并且在该情况下参考合并多命中指示以确定该多个命中是否产生自地址转换缓存中的合并地址转换数据和非合并地址转换数据二者。附图说明将参考附图中所示的实施例仅通过示例的方式进一步描述本技术，在附图中：图1示出了根据一个实施例的包含地址转换缓存的数据处理系统；图2是示意性地示出虚拟到物理地址转换过程的图示；图3示意性地示出了包括单级地址转换过程的多级页面表遍历；图4是根据一个实施例的更详细地示出图1的地址转换电路的框图；图5示出了根据一个实施例的可以在图4所示的1级TLB的每个条目内提供的字段；图6是示出根据一个实施例的将地址转换数据分配到1级TLB的条目中所采取的步骤的流程图；图7是示意性地示出根据一个实施例的参考1级TLB在从处理器核心接收到虚拟地址时所执行的操作的图示；图8示意性地示出了在一个实施例中可以如何使用合并多命中指示来认定多命中信号以区分软件引发的多次命中和由于使用合并地址转换数据而导致的硬件引发的多次命中；图9A和图9B是示出根据一个实施例的关于1级TLB在从处理器核心接收到虚拟地址时所执行的步骤的流程图；以及图10是示出根据一个实施例的可以采用的清理和重试功能的流程图。具体实施方式在参考附图讨论实施例之前，提供实施例的以下描述。在一个实施例中，提供了一种装置，包括具有多个条目的地址转换缓存，其中，每个条目可以用于存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据。地址转换数据可以根据在页面表遍历过程期间从页面表取回的描述符来确定。描述符将与存储器中的特定页面大小有关，并且因此根据该描述符确定的地址转换数据将与存储器中的特定页面大小有关。通过考虑页面表内的多个相邻描述符，可以检测是否满足页面对齐标准，这些页面对齐标准将允许根据这些描述符来生成合并地址转换数据。通过适当地选择多个相邻描述符，由这些描述符标识的虚拟页面编号可以与对齐到较大页面大小的连续页面相关。然后可以确定被分配给那些连续虚拟页面(由描述符标识)的物理页面是否也是连续的，并且如果是连续的，则然后可以根据该多个相邻描述符来创建合并地址转换数据，该合并地址转换数据然后与较大页面大小有关。例如，如果来自四个相邻描述符的信息可以以这种方式组合，则合并地址转换数据可以与大于可根据仅单个描述符生成的地址转换数据四倍的物理页面大小有关。这可以提供效率节省，因为地址转换缓存中的一个条目可以用于存储合并地址转换数据，而不需要使用多个条目来存储单独的非合并地址转换数据。根据所描述的实施例，地址转换缓存中的每个条目可以被布置为标识存储在其中的地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并标识存储器系统内与地址转换数据相关联的页面的页面大小。该装置然后提供控制电路，该控制电路响应于虚拟地址来在地址转换缓存内执行查找操作以针对地址转换缓存所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中。通常，针对任何所提供的虚拟地址，预期最多将只有单个条目会在地址转换缓存中命中，因为多个命中的存在将指示由于包括重叠页面的错误映射转换而导致的软件引发的多个命中。然而，在决定将合并地址转换数据分配到地址转换缓存中时，地址转换缓存可能已经存储了与已经被合并的一个或多个页面相关的地址转换数据的非合并版本。尽管在分配时可以执行额外的查找以检测这种情况并移除任何这样的非合并版本，但这可能导致显著的性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：地址转换缓存，具有多个条目，每个条目存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据，每个条目被布置为标识存储在其中的所述地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并标识所述存储器系统内与所述地址转换数据相关联的页面的页面大小；以及控制电路，响应于虚拟地址来在所述地址转换缓存内执行查找操作以针对所述地址转换缓存所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中；所述控制电路被布置为至少根据针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示来确定合并多命中指示，所述合并多命中指示在针对包含合并地址转换数据的条目和包含非合并地址转换数据的条目二者都检测到命中时被设置；所述控制电路还被布置为在所述查找操作已经完成时确定是否已经检测到多个命中，并且在该情况下，参考所述合并多命中指示以确定所述多个命中是否产生自所述地址转换缓存中的合并地址转换数据和非合并地址转换数据二者。

【技术特征摘要】
2017.08.24 US 15/685,1861.一种装置，包括：地址转换缓存，具有多个条目，每个条目存储在将虚拟地址转换为存储器系统的相应物理地址时所使用的地址转换数据，每个条目被布置为标识存储在其中的所述地址转换数据是合并地址转换数据还是非合并地址转换数据，并标识所述存储器系统内与所述地址转换数据相关联的页面的页面大小；以及控制电路，响应于虚拟地址来在所述地址转换缓存内执行查找操作以针对所述地址转换缓存所支持的每个页面大小生成命中指示，以指示是否已经针对存储相关联页面大小的地址转换数据的条目检测到命中；所述控制电路被布置为至少根据针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示来确定合并多命中指示，所述合并多命中指示在针对包含合并地址转换数据的条目和包含非合并地址转换数据的条目二者都检测到命中时被设置；所述控制电路还被布置为在所述查找操作已经完成时确定是否已经检测到多个命中，并且在该情况下，参考所述合并多命中指示以确定所述多个命中是否产生自所述地址转换缓存中的合并地址转换数据和非合并地址转换数据二者。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述地址转换缓存所支持的页面大小包括不能与合并地址转换数据相关联的一个或多个页面大小；并且所述控制电路被布置为根据所述命中指示的子集来确定所述合并多命中指示，而无需等待在所述查找操作期间生成所述子集之外的至少一个其余的命中指示，每个其余的命中指示与不能与合并地址转换数据相关联的页面大小有关。3.根据权利要求2所述的装置，其中，命中指示的所述子集包括针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示，以及针对小于能够与合并地址转换数据相关联的任何页面大小的页面大小的至少一个命中指示。4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述其余的命中指示与大于能够与合并地址转换数据相关联的任何页面大小的页面大小有关。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制电路包括用于执行所述查找操作的求和-寻址-比较电路，以使得每个命中指示在取决于与该命中指示相关联的页面大小的时刻变为可用。6.根据权利要求1所述的装置，其中，每个命中指示包括命中向量，所述命中向量在逐个条目的基础上标识是否已经针对相关联页面大小的地址转换数据检测到命中。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制电路被布置为通过以下操作来确定所述合并多命中指示：通过籍由逻辑地组合针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示的命中向量来生成由标识哪些条目包含合并地址转换数据的信息进行认定的合并命中向量；通过逻辑地组合针对能够与合并地址转换数据相关联的页面大小的每个命中指示的命中向量来生成由标识哪些条目包含非合并地址转换数据的信息进行认定的非合并命中向量，以便生成从其导出所述非合并命中向量的输出向量；以及对所述合并命中向量和非合并命中向量执行归约和组合运算以生成所述合并多命中指示。8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制电路被布置为通过逻辑地组合所述输出向量和与小于能够与合并地址转换数据相关联的任何页面大小的页面大小相关联的至少一个命中指示的命中向量来生成所述非合并命中向量。9.根据权利要求7所述的装置，其中：标识哪些条目包含合并地址转换数据的所述信息包括在逐个条目的基础上标识该条目是否存储合并地址转换数据的合并条目向量。10.根据权利要求9所述的装置，其中：所述控制电路被布置为通过使用针对能够与合并地址转换数据相关联...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉克什·沙吉·莱奥，麦尔斯·罗伯特·杜利，
申请(专利权)人：ARM有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB