一种避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法技术

一种避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法，每个高速缓存副本具有四种状态：无效状态、共享状态、独占状态、修改状态，每个高速缓存副本有三位状态位：有效位、共享位、回写位，其中，有效位表示高速缓存副本是否为有效副本，共享位表示有效的高速缓存副本是否处于共享状态；回写位表示有效的高速缓存副本被移出高速缓存时是否需要回写主存储器；所述传输方法支持高速缓存有效脏副本的数据在处理器间直接传输，所述高速缓存有效脏副本是指与主存储器数据不同的高速缓存有效副本。本发明专利技术提供一种有效避免读缺失时数据回写主存储器，有效地减少处理器访问主存储器的次数，提高系统性能的避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多处理器核间传输
，尤其是一种多处理器核间传输方法。
技术介绍
随着人类对计算机速度和计算规模需求的不断提高，传统的单核处理器已经不能满足市场的需求，多核处理器应运而生。同时伴随着集成电路制造工艺的提高，在单芯片上集成多核成为现实，原本只有在大型服务器上才会使用的多处理器系统，逐渐迈入普通消费市场，越来越多的嵌入式系统都采用多核芯片。多核架构中一般都采用多级缓存的存储器架构以提高处理器的效率。在这样的架构下，高速缓存缓存数据一致性问题是一直困扰着设计者的一个重要问题。 多核处理器中有共享和私有缓存。私有数据只被单个处理器使用，而共享数据则被多个处理器同时使用。若某个处理器修改了高速缓存中的一个共享数据，同时该数据在别的高速缓存中有副本。该数据最新修改后，如果其它的副本不能得到及时修改，这时该数据若被其它处理器访问就会出现错误，这就出现了多处理器高速缓存数据一致性问题。为了处理上述问题，诸多协议陆续被提出，其中之一的MESI协议被广泛采用。在MESI协议中，高速缓存副本具有四个状态无效状态、共享状态、独占状态、修改状态。其四个状态的定义如下；I.无效状态该高速缓存副本内容无效；2.共享状态可能有多个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据一致；3.独占状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据一致；4.修改状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据不一致。在MESI协议中，若处理器A发生读缺失，处理器B拥有处理器A访问的高速缓存副本，且其处于修改状态。根据MESI状态定义，此时需要先将处理器B对应高速缓存副本的数据回写主存储器，然后处理器A从处理器B对应的高速缓存副本中读取数据或者从主存储器中读取数据。由于处理器访问高速缓存的速度远快于访问主存储器的速度，因此处理器应该尽量避免访问主存储器。
技术实现思路
为了克服已有多处理器核间传输方法的在读缺失时数据回写主存储器，处理器频繁地访问主存储器、限制系统性能的不足，本专利技术提供一种有效避免读缺失时数据回写主存储器，有效地减少处理器访问主存储器的次数，提高系统性能的避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法，发起读/写操作的处理器称为本地处理器，其余处理器称为远程处理器。本地处理器中，与被访问地址具有相同索引的高速缓存副本称为对应的本地高速缓存副本；远程处理器中，与被访问地址具有相同索引和标志的闻速缓存副本称为对应的远程闻速缓存副本，每个闻速缓存副本具有四种状态无效状态、共享状态、独占状态、修改状态，其状态定义如下；a.无效状态该高速缓存副本内容无效；b.共享状态可能有多个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据不一定与主存储器中的数据一致； c.独占状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据一致；d.修改状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据不一致；每个闻速缓存副本有二位状态位有效位、共孚位、回与位，闻速缓存副本状态与状态位的对应关系如下 态位有效位共享位回写位状态___无效状态无效--共享状态______-独占状态______无效修改状态____渔__有效其中，有效位表不闻速缓存副本是否为有效副本，共孚位表不有效的闻速缓存副本是否处于共享状态；回写位表示有效的高速缓存副本被移出高速缓存时是否需要回写主存储器，当且仅当高速缓存有效副本的回写位有效且该高速缓存有效副本被移出高速缓存时，会将该高速缓存有效副本中的数据回写主存储器；当且仅当处理器发起对本地高速缓存副本写操作时，其回写位才会被置为有效，并将本地处理器对应的高速缓存有效副本置为修改状态；所述传输方法支持高速缓存有效脏副本的数据在处理器间直接传输，所述高速缓存有效脏副本是指与主存储器数据不同的高速缓存有效副本；当本地处理器发生读缺失时，远程处理器拥有对应的高速缓存有效副本，且该副本的数据与主存储器中的数据不一致，则远程处理器直接将对应高速缓存副本的数据传输至本地处理器对应的高速缓存副本中，此时本地处理器和远程处理器对应的高速缓存副本中的数据一致，但与主存储器中的数据不一致，即本地处理器和远程处理器对应的高速缓存副本都为脏副本；完成数据传输后，本地处理器的对应高速缓存副本变为共享状态，回写位无效；远程处理器的对应高速缓存副本变为共享状态，回写位保持不变；处理器间高速缓存有效副本直接传输时，只传输高速缓存有效副本的数据，并不传输回写位，即处理器间高速缓存有效副本直接传输操作的接收方，其对应高速缓存有效副本的回写位无效。进一步，所述传输方法支持一个主存储器块拥有多个有效脏副本，且有效脏副本至多被回写主存储器一次；对于任意一个主存储器块有一个或多个有效脏副本，若主存储器块拥有有效脏副本，则有且只有一个有效脏副本的回写位有效；当本地处理器中回写位无效的高速缓存有效脏副本被移出高速缓存时，不需要回写主存储器，且必然有一个远程处理器对应的高速缓存有效脏副本的回写位有效；当本地处理器中回写位有效的高速缓存有效脏副本被移出高速缓存时，需要将高速缓存有效脏副本的数据回写主存储器，回写主存储器后，所有的远程处理器对应的高速缓存有效副本中的数据与主存储器中的数据一致，远程处理器对应的高速缓存有效副本不再为“脏”，之后当远程处理器对应的高速缓存有效副本被移出高速缓存时，不需要再回写主存储器。本专利技术的有益效果主要表现在有效避免读缺失时数据回写主存储器，有效地减 少处理器访问主存储器的次数，提高系统性能。附图说明图I是避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法的原理图，其中，无效是指处理器间写无效，直接传输是指处理器间高速缓存有效副本直接传输，主存读取是指从主存储器读取数据。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1，一种避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法，发生读缺失时，支持高速缓存有效脏副本(与主存储器数据不同的高速缓存有效副本)的数据在处理器间直接传输，而不需要先将该高速缓存有效脏副本的数据回写主存储器；支持一个主存储器块拥有多个有效脏副本，且多个有效脏副本至多被回写主存储器一次；采用一种类MESI协议作为高速缓存一致性协议。采用一种类MESI协议作为高速缓存一致性协议。该协议适用于采用写返回策略的闻速缓存，在该协议中，每个闻速缓存副本具有四种状态无效状态、共孚状态、独占状态、修改状态，其状态定义如下；a.无效状态该高速缓存副本内容无效；b.共享状态可能有多个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据不一定与主存储器中的数据一致；c.独占状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据一致；d.修改状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据不一致。每个闻速缓存副本有二位状态位有效位、共孚位、回与位。闻速缓存副本状态与状态位的对应关系如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法，发起读/写操作的处理器称为本地处理器，其余处理器称为远程处理器。本地处理器中，与被访问地址具有相同索引的高速缓存副本称为对应的本地高速缓存副本；远程处理器中，与被访问地址具有相同索引和标志的高速缓存副本称为对应的远程高速缓存副本，其特征在于：每个高速缓存副本具有四种状态：无效状态、共享状态、独占状态、修改状态，其状态定义如下；a．无效状态：该高速缓存副本内容无效；b．共享状态：可能有多个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据不一定与主存储器中的数据一致；c．独占状态：只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据一致；d．修改状态：只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据不一致；每个高速缓存副本有三位状态位：有效位、共享位、回写位，高速缓存副本状态与状态位的对应关系如下：其中，有效位表示高速缓存副本是否为有效副本，共享位表示有效的高速缓存副本是否处于共享状态；回写位表示有效的高速缓存副本被移出高速缓存时是否需要回写主存储器，当且仅当高速缓存有效 副本的回写位有效且该高速缓存有效副本被移出高速缓存时，会将该高速缓存有效副本中的数据回写主存储器；当且仅当处理器发起对本地高速缓存副本写操作时，其回写位才会被置为有效，并将本地处理器对应的高速缓存有效副本置为修改状态；所述传输方法支持高速缓存有效脏副本的数据在处理器间直接传输，所述高速缓存有效脏副本是指与主存储器数据不同的高速缓存有效副本；当本地处理器发生读缺失时，远程处理器拥有对应的高速缓存有效副本，且该副本的数据与主存储器中的数据不一致，则远程处理器直接将对应高速缓存副本的数据传输至本地处理器对应的高速缓存副本中，此时本地处理器和远程处理器对应的高速缓存副本中的数据一致，但与主存储器中的数据不一致，即本地处理器和远程处理器对应的高速缓存副本都为脏副本；完成数据传输后，本地处理器的对应高速缓存副本变为共享状态，回写位无效；远程处理器的对应高速缓存副本变为共享状态，回写位保持不变；处理器间高速缓存有效副本直接传输时，只传输高速缓存有效副本的数据，并不传输回写位，即处理器间高速缓存有效副本直接传输操作的接收方，其对应高速缓存有效副本的回写位无效。...

【技术特征摘要】
1.一种避免读缺失时数据回写的多处理器核间传输方法，发起读/写操作的处理器称为本地处理器，其余处理器称为远程处理器。本地处理器中，与被访问地址具有相同索引的高速缓存副本称为对应的本地高速缓存副本；远程处理器中，与被访问地址具有相同索引和标志的高速缓存副本称为对应的远程高速缓存副本，其特征在于 每个高速缓存副本具有四种状态无效状态、共享状态、独占状态、修改状态，其状态定义如下； a.无效状态该高速缓存副本内容无效； b.共享状态可能有多个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据不一定与主存储器中的数据一致； c.独占状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据一致； d.修改状态只有一个处理器拥有该高速缓存有效副本，其数据与主存储器中的数据不一致； 每个高速缓存副本有三位状态位有效位、共享位、回写位，高速缓存副本状态与...

【专利技术属性】
技术研发人员：严晓浪，余慜，黄凯，葛海通，
申请(专利权)人：杭州中天微系统有限公司，
类型：发明
国别省市：