用于通过处理器处理页面错误的方法技术

公开了一种用于通过处理器处理页面错误的方法。所述方法包括：在包括处理器和操作系统的系统中根据应用操作执行请求分页；以及在所述处理器处响应于所述请求分页而将数据加载到存储器上。载到存储器上。载到存储器上。

【技术实现步骤摘要】
用于通过处理器处理页面错误的方法
[0001]本申请要求于2020年5月29日在韩国知识产权局提交的第10-2020-0065330号韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用全部包含于此。


[0002]在此描述的本专利技术构思的实施例涉及一种用于通过处理器处理页面错误的方法。

技术介绍

[0003]现如今，在使用基于页面的虚拟存储器技术的计算机系统环境中，请求分页(demand paging)技术被广泛用于有效地使用存储器。在常规的请求分页技术中，基于与请求分页要应用于的虚拟地址相对应的页表条目的内容来产生请求分页。
[0004]同时，如果需要，可将附加信息(例如，交换偏移)存储在页表条目的空闲位空间中。在这种情况下，处理器(例如，中央处理单元(CPU))可能无法解析附加信息，并且只有操作系统可解析附加信息。因此，当发生页面错误时，处理器基于由操作系统预先定义的异常处理例程进行操作，并且操作系统检查发生页面错误的虚拟地址的有效性。在有效区域的虚拟地址的情况下，操作系统执行加载与相关地址相对应的数据的操作。
[0005]在存储装置的输入/输出(I/O)速度慢的情况下，上述基于操作系统的请求分页技术不会极大地影响整个页面错误延迟。然而，现如今，随着存储装置的速度变得更高，来自操作系统中的页面错误处理的延迟时间对整个页面错误延迟的影响增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术构思的实施例提供了一种方法，该方法能够通过经由诸如处理器的硬件直接处理页面错误来缩短在分页过程中访问存储装置的数据所花费的时间，并且能够减少处理器中的资源污染，该资源污染来自操作系统中的请求分页处理。
[0007]本专利技术构思提供了一种用于处理页面错误的方法。所述方法包括：在包括处理器和操作系统的系统中根据应用操作执行请求分页；以及在所述处理器处响应于所述请求分页而将数据加载到存储器上。
[0008]根据实施例，将所述数据加载到所述存储器上的步骤可包括：在构成所述处理器的存储器管理单元处查找页表；检查页表条目的当前位；当所述当前位对应于预先确定的第一值时，检查所述页表条目的逻辑块地址(LBA)位；以及当所述逻辑块地址位对应于预先确定的第二值时，通过构成所述处理器的错误处理单元处理所述页面错误。
[0009]根据实施例，处理所述页面错误的步骤可包括：将与所述页面错误相关联的信息传送到构成所述错误处理单元的页错失处理程序；基于与所述页面错误相关联的所述信息来查找页错失状态保持寄存器(PMSHR)；基于存储在所述页错失状态保持寄存器中的信息来分配用于处理所述页面错误的页面；在所述页错失处理程序处，更新所述页表条目；以及在所述页错失处理程序处，将页面错误处理完成消息传送到所述存储器管理单元。
[0010]根据实施例，所述方法还可包括：在分配用于处理所述页面错误的所述页面之后，
在所述页错失处理程序处，将I/O(输入/输出)请求传送到主机控制单元；在所述主机控制单元处，通过队列寄存器处理I/O；以及在所述主机控制单元处，将I/O完成消息传送到所述页错失处理程序。
[0011]根据实施例，所述方法还可包括：在所述主机控制单元处，监听关于所述I/O请求的完成队列的头地址，并且检查是否将所述I/O完成消息传送到所述页错失处理程序。
[0012]根据实施例，所述页表条目可包括与所述当前位相关联的信息、与所述逻辑块地址位相关联的信息、与套接字标识符(ID)相关联的信息、与装置ID(装置标识符)相关联的信息以及与逻辑块地址相关联的信息。
[0013]根据实施例，所述方法还可包括：当当前位对应于预先确定的第三值时，返回页面帧号；当所述逻辑块地址位对应于预先确定的第四值时，调用操作系统页面错误处理程序；从操作系统存储器分配器分配页面；将所述页面插入到页面高速缓存中；以及通过设备驱动器传送I/O请求，并在I/O完成时更新所述页表条目。
[0014]根据实施例，所述方法还可包括：在所述操作系统处周期性地调用内核线程；在操作系统存储器分配器处分配页面；执行所分配的页面的直接存储器访问(DMA)映射；以及通过将所分配的页面插入空闲页面队列中来重新填充所述空闲页面。
[0015]根据实施例，所述方法还可包括：在所述操作系统处周期性地查找所述页表；在所述操作系统处检查页中间目录(PMD)条目的逻辑块地址位和页上级目录(PUD)条目的逻辑块地址位；在所述操作系统处检查所述页表条目的逻辑块地址位和当前位；基于所述页表条目的逻辑块地址位和当前位，将对应于所述页表条目的页面插入到高速缓存或最近最少使用(LRU)列表中；以及更新与页面相关的元数据。
[0016]本专利技术构思提供一种用于处理页面错误的处理器。所述处理器包括：存储器管理单元和错误处理单元，存储器管理单元查找页表并检查页表条目的当前位，其中，当所述当前位对应于预先确定的第一值时，所述存储器管理单元检查所述页表条目的逻辑块地址(LBA)位，错误处理单元在所述逻辑块地址位对应于预先确定的第二值时处理所述页面错误。
[0017]根据实施例，所述错误处理单元可包括页错失处理程序，所述页错失处理程序接收与所述页面错误相关联的信息、基于与所述页面错误相关联的所述信息来查找页错失状态保持寄存器(PMSHR)、基于存储在所述页错失状态保持寄存器中的信息来分配用于处理所述页面错误的页面、更新所述页表条目、以及将页面错误处理完成消息传送到所述存储器管理单元。
[0018]根据实施例，所述错误处理单元还可包括主机控制单元，所述主机控制单元从所述页错失处理程序接收I/O请求、通过队列寄存器处理I/O、以及将I/O完成消息传送到所述页错失处理程序。
[0019]根据实施例，所述主机控制单元可监听关于所述I/O请求的完成队列的头地址，并检查是否将所述I/O完成消息传送到所述页错失处理程序。
[0020]根据实施例，所述页表条目可包括与所述当前位相关联的信息、与所述逻辑块地址位相关联的信息、与套接字标识符(ID)相关联的信息、与装置ID相关联的信息以及与逻辑块地址相关联的信息。
附图说明
[0021]通过参考附图详细描述本专利技术构思的示例性实施例，本专利技术构思的上述和其他目的和特征将变得明显。
[0022]图1是示出根据本专利技术构思的实施例的用于处理页面错误的方法的流程图。
[0023]图2是示出根据本专利技术构思的实施例的处理器的页面错误处理方法的流程图。
[0024]图3是示出根据本专利技术构思的实施例的操作系统的页面错误处理方法的流程图。
[0025]图4是示出根据本专利技术构思的实施例的页表条目的结构的示图。
[0026]图5是示出根据本专利技术构思的实施例的队列寄存器的结构的示图。
[0027]图6是用于描述根据本专利技术构思的实施例的页错失处理程序的操作的示图。
[0028]图7是用于描述根据本专利技术构思的实施例的主机控制单元的操作的示图。
[0029]图8A是用于描述根据本专利技术构思的实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于通过使用处理器和操作系统来处理页面错误的方法，所述方法包括：根据应用操作执行请求分页；以及在所述处理器处响应于所述请求分页而将数据加载到存储器上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述数据加载到所述存储器上的步骤包括：在构成所述处理器的存储器管理单元处查找页表；检查页表条目的当前位；当所述当前位对应于预先确定的第一值时，检查所述页表条目的逻辑块地址(LBA)位；以及当所述逻辑块地址位对应于预先确定的第二值时，通过构成所述处理器的错误处理单元处理所述页面错误。3.根据权利要求2所述的方法，其中，处理所述页面错误的步骤包括：将与所述页面错误相关联的信息传送到构成所述错误处理单元的页错失处理程序；基于与所述页面错误相关联的所述信息来查找页错失状态保持寄存器(PMSHR)；基于存储在所述页错失状态保持寄存器中的信息来分配用于处理所述页面错误的页面；在所述页错失处理程序处，更新所述页表条目；以及在所述页错失处理程序处，将页面错误处理完成消息传送到所述存储器管理单元。4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括：在分配用于处理所述页面错误的所述页面之后，在所述页错失处理程序处，将I/O请求传送到主机控制单元；在所述主机控制单元处，通过队列寄存器处理I/O；以及在所述主机控制单元处，将I/O完成消息传送到所述页错失处理程序。5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：在所述主机控制单元处，监听关于所述I/O请求的完成队列的头地址，并且检查是否将所述I/O完成消息传送到所述页错失处理程序。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述页表条目包括与所述当前位相关联的信息、与所述逻辑块地址位相关联的信息、与套接字标识符(ID)相关联的信息、与装置ID相关联的信息以及与逻辑块地址相关联的信息。7.根据权利要求2所述的方法，所述方法还包括：当当前位对应于预先确定的第三值时，返回页面帧号；当所述逻辑块地址位对应于预先确定的第四值时，调用操作系统页面错误处理程序；从操作系统存储器分配器分配页面；将所述页面插入到页面高速缓存中；以及通过设备驱动器传送I/O请求，并在I/O完成时更新所述页表条目。8.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑振圭，李宰旭，李珪善，金文敬，咸台俊，
申请(专利权)人：首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：