在具有至少两个处理单元和用于数据和 /或指令的至少一个第一存储器或存储器区域的计算制造技术

用于在具有至少两个处理单元和用于数据和／或指令的至少一个第一存储器或存储器区域的计算机系统中存储数据和／或指令的设备和方法，其特征在于，在所述设备中含有第二存储器或存储器区域，其中所述设备被构造为Ｃａｃｈｅ存储器系统并配备有至少两个分开的端口，并且至少两个处理单元通过所述端口对第二存储器或存储器区域的相同的或不同的存储器单元进行存取，其中来自第一存储器系统的数据和／或指令以块的方式被缓存。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种具有高速缓冲存储器(Cache)的微处理器系统，并在该上下文中说明一种双端口Cache。现有技术处理器配备有Cache，以便加速对指令和数据的存取。这一方面对于持续增加的数据量而言、另一方面对于利用越来越快工作的处理器的数据处理的日益增加的复杂性而言是必要的。通过Cache部分地避免对大的(主)存储器的缓慢存取，并且于是处理器不必等待数据准备就绪。无论是仅用于指令的Cache还是仅用于数据的Cache都是公知的，但“统一的Cache”也是公知的，在所述统一的Cache情况下，不仅数据、而且命令都被存放在同一Cache中。带有多等级(层级)Cache的系统也是公知的。使用这种多级Cache，用以利用分级的存储器大小和Cache在不同等级上的不同类型的编址策略对处理器和(主)存储器之间的速度进行最佳匹配。在多处理器系统中常见的是，给每个处理器配备一个Cache，或者在多级Cache的情况下配备相应多个Cache。但存在多个Cache的系统也是公知的，其中所述多个Cache可由不同的处理器来编址，如在美国专利4345309中所记载的那样。如果在具有对每个处理单元固定分配的Cache的多处理器系统中至少部分地使用相同的指令、程序段、程序或数据，那么每个处理单元都必须将上述相同的指令、程序段、程序或数据从主存储器加载到分配给其的Cache中。在这种情况下，如果两个或多个处理器要存取主存储器，则也许出现总线冲突。这导致多处理器系统的性能损耗。如果存在多于一个的处理器分别所存取的多个公共Cache，并且两个处理器需要来自这些Cache之一的相同或也不同的数据，那么由于存取冲突而必须决定，哪一个处理器能首先存取，而另一处理器则必须不可避免地等待。如果使用总线系统用于Cache，所述总线系统同时允许也对不同的Cache的仅一次存取，则同样的甚至适用于不同的数据和指令。-->如果处理器分别具有固定分配的Cache并且此外所述处理器可在处理器系统的不同工作模式下切换，其中所述处理器或者执行不同的程序、程序段或指令(性能模式)、或者执行相同的程序、程序段或指令并对结果进行比较或者表决(比较模式)，那么当在工作模式之间切换时在每个控制器的并行Cache中的数据或指令或者必须被清除，或者所述数据或指令在对Cache加载时必须被配备相应工作模式的相应信息，所述信息信息优选地与数据一起被存储。因此，在工作期间可在不同的工作模式之间切换的多处理器系统中，如果只有一个公共的(必要时按等级划分的)Cache并且每个数据或每个指令仅被存放到其中一次且可同时存取该Cache，则是特别有利的。因此本专利技术的任务是设计这种存储器。本专利技术的任务是提供装置和方法，用于优化Cache的大小。专利技术优点将Cache存储器实现为双端口Cache由于提高的硬件耗费在具有一个或多个执行单元(单核或多核)的公知处理器系统中是难以设想的。在多个执行单元(核、处理器)以可变的方式、即在不同的工作模式下相互协作(如在DE 10332700 A1所记载的那样)的多处理器结构体系中，可以有利地采用双端口Cache结构体系。相比于具有多个Cache的多处理器系统，主要优点在于，在多处理器系统的工作模式之间切换时Cache的内容不必被清除或者被宣告无效，因为数据只被存放一次并因此即使在切换之后也保持相容(konsistent)。在具有多种工作模式的多处理器系统中的双端口Cache的优点在于：数据/指令不必多次被取到Cache中和必要时被维护，只需按硬件提供每数据/指令一个存储器位置，即使该数据或该指令被多个执行单元使用，在多处理器系统的不同工作模式时不必对数据进行如下区分，即所述数据在哪种模式下被处理或取出，在变换工作模式时不必清除Cache，两个处理器可同时以读的方式存取相同的数据/指令，代替“直写(write through)”模式也可以采用“回写(write back)”模式用于Cache，所述“回写”模式特别是在写时是更时间有利的，因为不必持续地更新(主)存储器，而是只有在重写Cache中的数据时才更新；不存在相容性问题，因为用于两个处理器的Cache从相同的源提供数-->据。如果在用于在具有至少两个处理单元和用于数据和/或指令的至少一个第一存储器或存储器区域的计算机系统中存储数据和/或指令的设备中包含第二存储器或存储器区域，则该设备是有利的，其中该设备被构造为Cache存储器系统并装备有至少两个分开的端口，并且所述至少两个处理单元通过所述端口对第二存储器或存储器区域的相同或不同的存储器单元进行存取，其中来自第一存储器系统的数据和/或指令以块的方式被缓存。此外，如果存在装置，其中所述装置如此被设计，使得通过至少两个端口同时对存储器单元进行读存取，则这种设备是有利的。此外，如果在该设备中存在装置，其中所述装置如此被设计，使得通过至少两个端口同时对两个不同的存储器单元进行读存取，则是有利的。此外，如果在该设备中存在装置，其中利用所述装置在通过至少两个端口同时对同一或对两个不同的存储器单元读存取时，一个端口在存取中被延迟，直至另一端口已经结束存取为止，则是有利的。此外，如果在该设备中存在装置，其中利用所述装置可以对至少两个端口上的存取地址进行比较，则是有利的。此外，如果在该设备中存在装置，其中所述装置识别通过第一端口对存储器单元或存储器区域的写存取，并且将通过第二端口对这些存储器单元和/或这些存储器区域的写和/或读存取阻碍或延迟，直至通过第一端口的写存取结束为止，则是有利的。此外，如果在该设备中存在装置，其中所述装置在通过至少一个端口读存取时检验，所希望的数据是否存在于第二存储器或存储器区域中，则是有利的。此外，如果在该设备中存在装置，用以对第一存储器或存储器区域进行编址，并且如果通过第一端口所请求的数据不存在于第二存储器或存储器区域中，则将存储器内容以块的方式从所述第一存储器或存储器区域传输到第二存储器或存储器区域中，则是有利的。此外，如果在该设备中存在地址比较器，则是有利的，其中所述地址比较器确定，应该通过第二端口对由第一处理单元通过第一端口所请求的存储器块中的至少一个存储器单元进行存取。-->此外，如果在该设备中存在装置，其中所述装置只有在第二存储器或存储器区域中的数据被更新时才能够实现对存储器单元的存取，...

【技术保护点】
用于在具有至少两个处理单元和用于数据和／或指令的至少一个第一存储器或存储器区域的计算机系统中存储数据和／或指令的设备，其特征在于，在所述设备中含有第二存储器或存储器区域，其中所述设备被构造为Ｃａｃｈｅ存储器系统并配备有至少两个分开的端口，至少两个处理单元通过这些端口对第二存储器或存储器区域的相同的或不同的存储器单元进行存取，其中来自第一存储器系统的数据和／或指令以块的方式被缓存。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-8-8 10 2005 037 219.81.用于在具有至少两个处理单元和用于数据和/或指令的至少一个
第一存储器或存储器区域的计算机系统中存储数据和/或指令的设备，
其特征在于，在所述设备中含有第二存储器或存储器区域，其中所述
设备被构造为Cache存储器系统并配备有至少两个分开的端口，至少两
个处理单元通过这些端口对第二存储器或存储器区域的相同的或不同
的存储器单元进行存取，其中来自第一存储器系统的数据和/或指令以
块的方式被缓存。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，所述装置如
此被设计，使得通过所述至少两个端口同时对存储器单元进行读存取。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，所述装置如
此被设计，使得通过所述至少两个端口同时对两个不同的存储器单元
进行读存取。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，利用所述装
置在通过所述至少两个端口同时对相同的或对两个不同的存储器单元
进行读存取时，一个端口在存取中被延迟直至另一端口已结束存取为
止。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，利用所述装
置可以对所述至少两个端口上的存取地址进行比较。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，所述装置识
别通过第一端口对存储器单元或存储器区域的写存取，并且将通过第
二端口对所述存储器单元和/或所述存储器区域的写和/或读存取阻碍
或延迟直至通过所述第一端口的写存取结束为止。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，所述装置在
通过至少一个端口读存取时检验，所希望的数据是否存在于所述第二
存储器或存储器区域中。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，用以对所述
第一存储器或存储器区域进行编址，并且如果通过第一端口所请求的
数据不存在于第二存储器或存储器区域中，则将存储器内容以块的方
式从所述第一存储器或存储器区域传输到所述第二存储器或存储器区
域中。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，存在地址比较器，该地
址比较器确定，应该通过第二端口对由第一处理单元通过所述第一端
口所请求的存储器块中的至少一个存储器单元进行存取。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，存在装置，所述装置
只有在所述第二存储器或存储器区域中的数据被更新时才可以实现对
存储器单元的存取。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二存储器或存
储器区域被划分成至少两个可相互独立地被读或写的地址区域。
12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，存在地址解码器，所
述地址解码器产生选择信号，所述选择信号在通过多个端口对一个地
址区域同时存取时仅允许一个端口存取并且特别是通过等待信号来禁
止或延迟至少一个其它端口的存取。
13.如权利要求12所述的设备，其特征在于，设有多于两个的端口，
其中存在选择装置并且通过所述选择装置以多级的方式对相互独立的
地址区域进行存取，并且为此通过这些级转发选择信号。
14.如权利要求11、12或13所述的设备，其特征在于，存在至少一
个模式信号，该模式信号对不同端口的存取可能性进行切换。
15.如权利要求11、12或13所述的设备，其特征在于，存在至少一
个配置信号，该配置信号对不同端口的存取可能性进行切换。
16.如权利要求11、12或13所述的设备，其特征在于，借助于n个
不同的地址区域实现n重联合的Cache。
17.如权利要求1所述的设备，其特征在于，存在装置，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R韦伯尔，B米勒，E博尔，Y科拉尼，R格默利克，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[]