管理多处理器系统中虚拟化的物理存储器的方法和系统技术方案

处理器包含移动引擎和映射引擎，其透明地重新配置物理存储器，以完成存储器模块的添加、减去或替换。映射引擎寄存器存储来自和去向真实地址，其使得这些引擎能够虚拟化被重新配置的存储器模块的物理地址，并通过使用硬件功能而非软件来提供实时重新配置。使用来自和去向真实地址来选择来源和目标，移动引擎将要移走或重新配置的存储器模块中的内容复制到剩余的或插入的存储器模块中。然后，将与已重新配置的存储器模块关联的真实地址重新分配给接收所复制内容的存储器模块，从而创建从操作系统利用的可寻址真实地址空间向虚拟物理地址空间的虚拟化物理映射。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及数据处理，特别涉及管理数据处理系统中的物理存储器。更特别地，本专利技术涉及通过操作系统控制自主地管理数据处理系统中的物理存储器的方法和系统。
技术介绍
在计算机系统中，习惯上，在处理器产生的存储地址和系统的物理存储器中的特定区域之间具有一一对应的关系。这将操作系统和应用程序限制在由系统中安装的实际物理存储器确定的地址空间上。此外，许多现代计算机系统运行多个并行任务或处理，每个各有其自己的地址空间。将存储器的全部补码专用于每个任务和操作系统是昂贵的，尤其因为许多处理在任何给定时间都只使用其地址空间的一小部分。现代计算机系统已通过使用虚拟存储器而克服了这一限制，其实现了将程序地址(或虚拟地址)映射到实际存储地址的变换表。虚拟存储器使得程序能够在看上去很大而且连续的、全部专用于该程序的物理存储地址空间上运行。然而，实际上，多个程序或处理之间共享虚拟存储系统中的可用物理存储器。通过结合计算机硬件和软件而使处理中使用的虚拟地址转换为物理存储器的实际地址。这一处理被称为存储器映射或地址转换。在虚拟存储系统中，最一般地，由操作系统软件(OS)进行存储器的分配。操作系统的一个功能是确保程序当前使用的数据和代码在主存储器中，并且转换表可以正确地将虚拟地址映射到实际地址。这需要指令序列的中断，以便使特权内核代码可以将物理存储器分配给被访问的区域，从而正常程序流可以无错误地继续。这一中断和分配物理存储器的内核处理需要大量处理时间，并且扰乱了通过CPU的指令的正常流水线操作。当在计算机系统运转期间重新配置物理存储器时，管理物理存储器的操作系统的负担增加了。在物理存储器的大小增加或减小的情况下，或者当在系统操作期间替换存储器模块时(例如，当在需要替换的存储器模块中发生错误时)，OS需要临时中断正在处理的任务，修改转换表中的系统存储器配置信息，并使用已改变的物理地址来将数据从坏存储设备存储到盘上，然后重新配置剩余的存储设备。如果存储设备已被移走，OS必须使移走的设备的物理地址空间无效，并保持无效的地址空间，以使其不能被使用，实质上，在存储系统的可寻址空间内留下了不可用的空间块。然后，操作系统必须将逻辑地址映射到物理地址上，以避免具有坏存储位置的页。这一问题增加了OS的开销，并且使存储器的控制变得复杂。需要一种能够解决现有技术的上述问题，并且能够迅速而又有效地根据需要实现物理存储器的动态重新配置的物理存储器控制方法和系统。
技术实现思路
根据优选实施例，提供了一种管理多处理器系统中虚拟化的物理存储器的方法和系统。多处理器系统耦接到具有多个用于以多个存储块存储数据的存储器模块的物理存储系统，每个存储块包括物理存储器的相邻字节，并进一步耦接到至少一个存储器控制器，其中至少一个存储器控制器中的每一个存储器与多个存储器模块中的一个或多个存储器模块耦接，其中至少一个存储器控制器中的每一个存储器控制器通过写入和读取在与其耦接的一个或多个存储器模块内存储的存储块，响应存储器存取。多处理器系统包括至少一个处理器设备，用于产生包含与物理存储系统的存储位置关联的真实地址的存储器存取，以对其读和写数据。处理器设备内的寄存器具有第一字段，用于存储对应于与其耦接的多个存储器模块中的第一存储器模块的来自真实地址，其中耦接到第一存储器模块的第一存储器控制器被编程为响应寻址到来自真实地址的存储器请求；和第二字段，用于存储对应于与其耦接的多个存储器模块中的第二存储器模块的去向真实地址，其中耦接到第二存储器模块的第二存储器控制器被编程为响应寻址到去向真实地址的存储器请求。处理器设备内的移动引擎响应于有关正在修改第一和第二存储器模块的配置的通知，基于来自真实地址和去向真实地址，将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块。在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块期间，响应于处理器设备发出的寻址到第一字段或第二字段之一中存储的真实地址的写入存储器请求，处理器设备内的映射引擎发出寻址到来自真实地址和去向真实地址的写入存储器请求，并在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块之后，将第二存储器控制器编程为响应寻址到来自真实地址的存储器请求。在替换实施例中，在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块期间，响应于处理器设备请求寻址到来自真实地址的写入存储器请求，映射引擎发出既寻址到来自真实地址又寻址到去向真实地址的写入存储器请求。在另一个替换实施例中，在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块，而后映射引擎使得第二存储器控制器能够响应寻址到来自真实地址的存储器存取之后，从物理存储系统中移走第一存储器模块。在另一个替换实施例中，在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块之前，来自真实地址位于物理存储系统的当前可寻址空间中。在另一个替换实施例中，在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块之前，在物理存储系统中插入第二存储器模块。在另一个替换实施例中，在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块之前，来自真实地址位于物理存储系统的当前可寻址空间之外。附图说明在所附权利要求中阐明了本专利技术的确信新颖的特征。然而，通过参考附图详细描述本专利技术的示范实施例，本专利技术自身以及其优选使用模式、其它目的和优点将变得更加清楚，其中图1图解了根据本专利技术的优选实施例实现的数据处理系统；图2展示了根据本专利技术的优选实施例，对如图1所示的数据处理系统的存储系统进行的存储地址转换处理的方框图表示；图3展示了根据本专利技术的优选实施例，在将存储器模块从物理存储系统中移走的情况下，图1所示的数据处理系统的简化图；图4展示了根据本专利技术的优选实施例，在将存储器模块从物理存储系统中移走的情况下，图1所示的数据处理系统的简化图。具体实施例方式下面参考附图，特别参考图1，其中图解了根据本专利技术的一个实施例，支持对虚拟化的物理存储器的存储器管理的多处理器(MP)数据处理系统的高级方框图。如图所示，数据处理系统8包括大量(例如64个)处理单元10，通过系统互连12耦接以进行通信。每个处理单元10是包括一个或多个处理器核心14的集成电路。除了寄存器、指令流逻辑以及用于执行程序指令的执行单元，每个处理器核心14包括关联第一级(L1)指令和数据高速缓冲存储器16和18，其分别临时缓冲指令和操作数(operand)数据，很可能由关联处理器核心14访问。图1中还图解，数据处理器系统8的存储器分层体系还包括物理存储器22，物理存储器22包括一个或多个存储器模块(如存储器模块M1、M2以及M3所示)，其形成了存储器分层体系中最低级的易失性数据存储器；以及一个或多个较低级高速缓冲存储器，例如片上(on-chip)第二级(L2)高速缓冲存储器20，用于将指令和操作数据从物理存储器22分阶段传递到处理器核心14。本领域一般技术人员应该明白，与较高级相比，存储器分层体系中每个随后的较低级通常能存储更大量的数据，但是需要更多的存取等待时间。如图所示，通过存储器控制器24，34以及44与互连12接口的物理存储器22可以存储操作数数据、部分或更多操作系统以及一个或多个应用程序。存储器控制器24、34以及44分别耦接并控制对应的存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算系统，其耦接到具有多个存储器模块的物理存储系统，该多个存储器模块作为多个存储块存储数据，每个存储块包括物理存储器的相邻字节，并进一步耦接到至少一个存储器控制器，其中至少一个存储器控制器中的每一个存储器控制器与多个存储器模块中的一个或多个存储器模块耦接，其中至少一个存储器控制器中的每一个存储器控制器通过写入或读取在与其耦接的一个或多个存储器模块内的存储块，响应存储器存取，该计算系统包括：　　　　处理器设备，用于产生包含与物理存储系统的存储位置关联的真实地址的存储器存取，以对其读和写数据；　　　　寄存器，位于处理器设备内，具有：第一字段，用于存储对应于与其耦接的多个存储器模块中的第一存储器模块的来自（ＦＲＯＭ）真实地址，其中耦接到第一存储器模块的第一存储器控制器被编程为响应寻址到来自真实地址的存储器请求；和第二字段，用于存储对应于与其耦接的多个存储器模块中的第二存储器模块的去向（ＴＯ）真实地址，其中耦接到第二个存储器模块的第二存储器控制器被编程为响应寻址到去向真实地址的存储器请求；　　　　移动引擎，位于处理器设备内，响应于有关修改第一和第二存储器模块的配置的通知，基于来自真实地址和去向真实地址，将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块；以及　　　　映射引擎，位于处理器设备内，在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块期间，响应于处理器设备发出寻址到第一字段或第二字段之一中存储的真实地址的写入存储器请求，映射引擎发出寻址到来自真实地址和去向真实地址的写入存储器请求，并在移动引擎将多个存储块从第一存储器模块复制到第二存储器模块之后，将第二存储器控制器编程为响应寻址到来自真实地址的存储器请求。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：拉万K阿里米利，约翰S多德森，桑吉夫加伊，肯尼思L赖特，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]