用於可拆卸裝置的具有高速緩存和接口的數據處理電路的製作方法

2023-06-07 19:52:21

專利名稱：用於可拆卸裝置的具有高速緩存和接口的數據處理電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據處理電路和執行數據處理的方法。
背景技術：
美國專利第5778431號披露了一種具有動態可拆卸裝置的數據處理電路。數據處理電路的內存空間的一部分與可拆卸裝置相關聯。數據處理電路具有高速緩衝存儲器。當可拆卸裝置在操作過程中被拆卸時，當與可拆卸裝置的地址相對應的數據存儲在高速緩衝存儲器中時，可能會出現問題。拆卸後，從高速緩衝存儲器中寫回是不可能的，因此可能會出現前後不一致。因此，需要特別的方法高速緩存來自這樣的可拆卸裝置的數據，。一種規避這個問題的方法是，避免與可拆卸設備相關地址的所有高速緩存數據， 但是這降低了系統的性能。美國專利第5778431號公開了一種解決方案，其包括自動寫回包含可拆卸裝置中地址的數據的高速緩存行(cache line)。提供了兩個寄存器，包含分別指示所述部分存儲器空間的起始地址和結束地址的數據。兩個比較器比較高速緩存數據的地址標籤和寄存器中的數據。在拆卸裝置時，所有高速緩存行的地址標籤均與起始和結束地址進行比較，並且使具有在起始和結束地址之間的地址標籤的高速緩存行無效。但是，已經發現這將導致過多的數據無效。

發明內容
本發明的目的之一是提供一種數據處理電路，當裝置在功能上從電路中拆卸時， 無效的高速緩存數據較少，並且需要寫回可拆卸裝置的高速緩存數據較少。提供了根據權利要求1的一種數據處理電路。在本文中，高速緩存電路耦合在處理器和可拆卸裝置的接口之間。高速緩存電路包含配置為響應於衝刷(flush)命令選擇性地寫回一部分高速緩存數據的高速緩存控制電路。在加載高速緩存行到高速緩衝存儲器時，高速緩存控制電路測試高速緩存行是否具有分配給可拆卸裝置的地址範圍內的地址， 並且如果是，它存儲覆蓋在衝刷中使用的高速緩存行的標識。標識可以覆蓋高速緩存行，例如因為它包含指示高速緩存行的地址或地址部分，或者因為標識表示包括高速緩存行的地址的地址範圍，或者因為例如當每一個高速緩存行存儲元件具有標誌時，通過為加載了高速緩存行的高速緩存行存儲元件設置標誌，或通過存儲到存儲了高速緩存行的高速緩存行存儲元件的指針，標識指示存儲高速緩存行的高速緩存行存儲元件。標識使在衝刷命令執行期間以較小的電路開銷快速寫回選擇的高速緩存行是可能的。在實施例中，使用地址範圍的表示(例如起始和結束地址，或起始地址和長度)來指示響應衝刷命令被寫回的高速緩存行。當加載被檢測到位於範圍之外但位於分配給可拆卸裝置的地址範圍內的地址處的高速緩存行時，將該範圍擴大。已經發現，在許多情況下， 連續地址的高速緩存行被加載。作為結果，使用範圍的表示來選擇用於以較小電路開銷和最小的不必要寫回來進行寫回的高速緩存行。在高速緩存電路中的寄存器可以用來表示所述範圍。
在一個實施例中，對於單一地址的存儲空間，可存儲標識具有分配給可拆卸裝置的範圍內的地址的一個單獨的高速緩存行的地址或地址部分。可以對於標識各個單獨的高速緩存行的多個單獨的地址或地址部分提供存儲空間。當具有分配給可拆卸裝置的範圍內的地址的高速緩存行比能在存儲空間內存儲的數量多時，高速緩存控制電路切換到搜索模式以搜索在接收到衝刷命令時將要寫回的高速緩存行。公共存儲空間可用於存儲適用於多個高速緩存電路的衝刷的高速緩存行的標識。 這將減少開銷。


使用下列附圖，從典型實施例的描述中，這些和其它目標和優勢方面將是顯而易見的。圖1示出了具有高速緩存和可拆卸裝置的數據處理電路。圖2示出了具有多個處理器的數據處理電路。
具體實施例方式圖1示出了數據處理電路，包含處理器10，高速緩存電路12，通信電路14，存儲器電路16，可選的拆卸檢測器17和用於可拆卸裝置的接口 18。通過示例，示出了與設備接口 18相連的裝置19。所謂「可拆卸」是指該裝置19在操作過程中可以以任何方式在功能上拆卸，例如通過物理拆除，或移出無線通訊設備的接收範圍，或者到設備的電源被切斷或設備的操作模式被更改，從而它不再能夠從高速緩衝存儲器接收寫回數據等。處理器10經過高速緩存電路12耦合到通信電路14。經過通信線路14，處理器10 和高速緩存電路12耦合到存儲器電路16和接口 18。高速緩存電路12包含高速緩衝存儲器120、高速緩存控制電路122和一組寄存器124。高速緩衝存儲器120具有耦合到處理器 10和通信電路14的埠。高速緩存控制電路122耦合到高速緩衝存儲器120、通信電路14 和一組寄存器124。拆卸檢測器17是可選的。當使用它時，它具有耦合到接口 18的輸入。 通過示例，描述了具有直接耦合到高速緩存控制電路122的輸出的拆卸檢測器17。拆卸檢測器17配置為檢測拆卸開始和產生指示即將來臨的拆卸的信號。在工作中，處理器10執行包含訪問通過它的存儲空間內的地址所尋址的數據的任務。例如該任務可以在特定的電腦程式任務的控制下執行。當它連接到接口 18時，所述地址映射到存儲器電路16和可拆卸裝置19中的存儲位置。高速緩存電路12使用已知方式高速緩存至少部分這些地址的數據。當處理器從 10從地址進行讀取，並且該地址的數據被存儲在高速緩衝存儲器120中時，高速緩存電路 12從高速緩衝存儲器120中返回數據到處理器10。如果地址的數據不是存儲在高速緩衝存儲器120中，則高速緩衝存儲器120向高速緩存控制電路122報警，高速緩存控制電路122 經過通信線路14發布地址或地址的一部分到存儲器電路16或可拆卸裝置19，以獲取該地址的數據提供給處理器10。高速緩存控制電路122控制高速緩衝存儲器120，以存儲與地址相關聯的返回數據。這樣的與地址相關聯的存儲本身也是已知的。在實施例中，具有多個地址的數據的高速緩存行與相關聯的用於標識在高速緩存行中的數據的部分地址的標籤一起存儲。在其他實施例中，可以存儲單獨地址的地址標籤。部分地址可以暗含在高速緩衝存儲器120中存儲數據的位置處。如有必要，高速緩存控制電路122 「驅逐」(使無效)在高速緩衝存儲器 120中的舊數據，以騰出空間存儲新獲取的數據。一組寄存器IM包含保持標識與可拆卸裝置19相關聯的地址範圍的信息的第一寄存器，和保持標識用於存儲在高速緩衝存儲器120中的範圍內的地址的高速緩存行的信息的至少一個寄存器。當高速緩存控制電路122導致高速緩存行存儲在高速緩衝存儲器 120時，基於在一組寄存器124中的寄存器中的信息，高速緩存控制電路122比較用於經過通信電路14尋址高速緩存行(或其中的數據)的地址與可拆卸裝置19相關聯的地址範圍。 如果高速緩存控制電路122檢測到用於高速緩存行的地址位於該範圍內，高速緩存控制電路122促使高速緩存行的標識存儲到一組寄存器124的第二寄存器中。在接收到來自可拆卸裝置19的請求(衝刷命令)，或可選地接收到來自拆卸檢測器17的即將拆卸信號時，高速緩存控制電路122訪問寄存器組124的第二寄存器，以確定高速緩衝存儲器120是否包含具有為可拆卸裝置19定義的範圍內的地址的高速緩存行。如果是，則高速緩存控制電路122選擇性地促使此高速緩存行被寫回。代替直接提供來自拆卸檢測器17的信號到高速緩存控制電路122，信號可以提供到處理器10，或其它電路(未示出)，以觸發衝刷命令的生成。在實施例中，拆卸檢測器17配置為在拆卸發生後檢測拆卸。在此情況下，處理器10可配置為通過以下操作響應來自拆卸檢測器17的信號測試寄存器組1 是否指示對於可拆卸裝置19中的至少一個地址的寫入數據在高速緩衝存儲器 120中，如果是，則在執行寫回之前發布提示以重新連接可拆卸裝置。在實施例中，高速緩存控制電路122也可以響應由來自拆卸檢測器17的請求或信號所指示的衝刷命令，使這些寫回的高速緩存行無效。這防止了高速緩存數據的進一步使用。可選的，高速緩存控制電路122可以使數據有效，以使處理器能夠使用這些數據完成當前任務。在此示例中，高速緩存控制電路122可以通過屏蔽對於這些高速緩存行的後續寫入來響應衝刷命令。在第二寄存器中的高速緩存行的標識可以採取地址或地址部分的形式。在此示例中，高速緩存控制電路122可以通過比較來自第二寄存器的地址標籤和用於高速緩衝存儲器中的位置的地址標籤，來選擇在高速緩衝存儲器120中存儲高速緩存行的位置。在一個 η條路徑組相連的存儲器中，這可以包含使用來自第二寄存器的地址或地址部分，以識別存儲高速緩存行的組，和比較部分地址和對於不同路徑的標籤，以識別存儲高速緩存行的路徑。可選地，第二寄存器可以包含直接高速緩衝存儲器地址，例如直接標識一個組和一條路徑。如果第二寄存器僅能夠存儲針對一個高速緩存行的信息，當在高速緩存中可能存在可拆卸裝置19的範圍內的多於一個的高速緩存行時，需要特別的方法。在實施例中，高速緩存控制電路122可以在寄存器組124中記錄在高速緩衝存儲器120中是否有多於一個這樣的高速緩存行。如果是，則在此實施例中，高速緩存控制電路 122可以切換到測試用於可拆卸裝置19的範圍內的數據的高速緩衝存儲器120中的所有高速緩存行，並且寫回所有這些高速緩存行。在另一實施例中，寄存器組1 中的多個寄存器可以用來表示高速緩衝存儲器120中在可拆卸裝置19的範圍內的高速緩存行的相應地址。 在此實施例中，高速緩存控制電路122使用這些寄存器來針對所有這些地址選擇高速緩存行。如果可用寄存器的數量小於具有可拆卸裝置範圍內的地址的高速緩存行的數量，高速緩存控制電路122可以寫回所有具有可拆卸裝置範圍內的地址的高速緩存行。在另一實施例中，高速緩存控制電路122可以使用寄存器組124中的兩個第二寄存器以表示高速緩衝存儲器120的範圍中的高速緩存行的低地址和高地址。在此實施例中，高速緩存控制電路122可以寫回所有從低地址到高地址的地址的高速緩存行。高速緩存控制電路122根據載入到高速緩存中的高速緩存行的地址，更新這些寄存器的內容。高速緩存控制電路122可以將載入的高速緩存行的這些地址，與分配給可拆卸裝置19的地址的範圍和由第二寄存器表示的範圍比較。高速緩存控制電路122擴大了後者的範圍，以包括新加載的高速緩存行的地址，如果該地址是在分配給可拆卸裝置19的地址的範圍內，但在由第二寄存器表示的範圍外的話。寄存器組IM可以使用單獨的寄存器實現，或通過輔助存儲器來實現，其中寄存器是相應存儲器位置。高速緩存控制電路122可以是可編程電路，其具有以固定程序執行如所描述的功能的程序存儲器。可選地，在高速緩存控制電路122中可提供專用電路以執行這些功能。圖2描述了具有多個處理器20 (通過示例展示了 2個，但也可以使用更多個)的數據處理電路的實施例，每一個處理器具有它自己的耦合在處理器20和通信電路14之間的高速緩存電路22。這裡，公共寄存器組M被提供給所有的高速緩存電路22，以定義與可拆卸裝置19相關聯的地址範圍。在高速緩存電路22中，提供相應的寄存器組沈，用於存儲關於相應的高速緩存電路22中的該範圍內的地址的高速緩存行的信息。在此實施例中，高速緩存電路22的高速緩存控制電路122使用公共寄存器組M，與新存儲在它們的高速緩衝存儲器120中的高速緩存行的地址相比較，以確定是否將關於那些高速緩存行的信息寫入到它們相應的寄存器組26中。在接收到衝刷命令時，公共寄存器組M可以用於控制從所有高速緩存電路22的寫回。可以提供公共控制模塊以控制從所有高速緩存電路的寫回。公共控制模塊可以實現為拆卸檢測器(未示出)，或其它衝刷命令產生器，其耦合到可拆卸電路的接口和每一個處理器20的高速緩存電路22的高速緩存控制電路122。可選地，可以使用耦合到處理器20 之一的拆卸檢測器，或其它的衝刷命令產生器，所述處理器包含軟體衝刷控制模塊以通過發布衝刷命令到所有高速緩存電路來響應拆卸信號。可以使用衝刷控制模塊的任何其它位置。在一個可選實施例中，定義與可拆卸裝置19相關聯的地址範圍的信息的備份可以存儲在每一個相應的寄存器組沈中以供高速緩存控制電路122使用。通過學習附圖、披露文件和附加權利要求，本領域的技術人員在實踐所請求保護的發明時可以理解和實現對披露的實施例的其它變化。在權利要求中，詞語「包含」並不排除其他元件或步驟。一個單一處理器或其它單元可以滿足權利要求中敘述的幾個條目的功能。在互相不同且互相從屬的權利要求中敘述的確定的方法並不意味著，這些方法的組合不能用來使其更有利。一個電腦程式可以存儲/分布在合適的媒介中，如光學存儲介質或與其它硬體一起或作為其它硬體的一部分的固態介質，但可以以其它的形式分布，如經過網際網路或其它有線或無線通信系統。權利要求中的任何參考符號不應解釋為限制發明的範疇。
權利要求
1.一種數據處理電路，包含處理器(10)；用於功能上的可拆卸裝置(19)的接口 (18)；和耦合在處理器(10)和所述接口(18)之間的高速緩存電路(12)，所述高速緩存電路(12)包含-高速緩衝存儲器(120)；和-高速緩存控制電路(122)，配置為在將高速緩存行加載到高速緩衝存儲器(120)中時，測試所述高速緩存行的地址是否在當功能上的可拆卸裝置(19)耦合到所述接口(18) 時分配給所述功能上的可拆卸裝置的可拆卸裝置地址範圍內，並且如果所述高速緩存行的地址在所述可拆卸裝置地址範圍內，則存儲覆蓋所述高速緩存行的地址的標識，高速緩存控制電路(12 進一步配置為接收衝刷命令，並且通過選擇性地寫回一部分高速緩存的數據來響應衝刷命令，所述一部分高速緩存的數據是在所存儲的標識的控制下選擇的。
2.根據權利要求1所述的數據處理電路，包含用於存儲必須寫回的數據的地址的更新範圍的邊界的表示的存儲空間(1 )，高速緩存控制電路(122)配置為當高速緩存行的地址處於所述可拆卸裝置地址範圍內但處於所述更新範圍之外時，在將所述高速緩存行加載到高速緩衝存儲器(120)中時，更新所存儲的表示，以擴展所述更新範圍。
3.根據權利要求2所述的數據處理電路，其中存儲空間(124)包含用於存儲更新範圍的起始地址或地址部分的第一寄存器，和用於存儲更新範圍的結束地址或地址部分或更新範圍的長度的表示的第二寄存器。
4.根據權利要求1所述的數據處理電路，包含用於存儲第一高速緩存行的標識和指示了需要對多於一個高緩存行進行寫回的信息的存儲空間(1 )，高速緩存控制電路(122) 配置為-當第一高速緩存行具有可拆卸裝置地址範圍內的地址時，在加載第一高速緩存行時， 存儲第一高速緩存行的標識，和-當隨後的高速緩存行具有可拆卸裝置地址範圍內的地址時，在加載所述隨後的高速緩存行時，存儲所述指示了需要對多於一個高速緩存行進行寫回的信息，高速緩存控制電路(122)配置為-響應於衝刷命令，在只基於第一高速緩存行的標識進行寫回與根據所述指示了需要對多於一個高速緩存行進行寫回的信息而在可拆卸裝置地址範圍內搜索高速緩存行之間切換。
5.根據權利要求4所述的數據處理電路，其中存儲空間(124)包含用於存儲第一高速緩存行的地址或地址部分的寄存器。
6.根據權利要求1所述的數據處理電路，其中高速緩衝存儲器(100)包含-相關聯的高速緩存行存儲元件，和-與相應的存儲元件相關聯的存儲位置，高速緩存控制電路(12 配置為當高速緩存行具有可拆卸裝置地址範圍內的地址時，在加載所述高速緩存行時，在與存儲所述高速緩存行的高速緩存行存儲元件相關聯的存儲位置設置標誌。
7.根據權利要求1所述的數據處理電路，其中高速緩衝存儲器(120)包含關聯高速緩存行存儲元件和標誌存儲位置，高速緩存控制電路配置為當高速緩存行具有可拆卸裝置地址範圍內的地址時，在加載所述高速緩存行時，在標誌存儲位置和存儲所述高速緩存行的高速緩存行存儲元件之間設置關聯。
8.根據權利要求1所述的數據處理電路，包含多個處理器(20)，和多個高速緩存電路 (22)，所述多個高速緩存電路0 耦合在所述用於可拆卸裝置(19)的接口(18)和相應的處理器OO)之間，處理電路還包含用於存儲適用於所有高速緩存電路0 的所述標識的公共存儲空間04)。
9.根據權利要求8所述的數據處理電路，包含衝刷控制模塊，配置為通過促使多個高速緩存電路的每一個基於適用於所有高速緩存電路的所述標識來選擇性地寫回高速緩存數據，以響應對於可拆卸裝置的衝刷命令。
10.一種使用耦合到功能上的可拆卸裝置(19)的處理器(10)處理數據的方法，其中具有高速緩衝存儲器(120)的高速緩存電路(1 耦合在處理器(10)和可拆卸裝置(19)之間，所述方法包含-將高速緩存行加載到高速緩衝存儲器(120)中；-在進行所述加載時，測試所述高速緩存行是否具有分配給可拆卸裝置(19)的可拆卸裝置地址範圍內的地址；-如果地址處於可拆卸裝置地址範圍內，存儲覆蓋所述高速緩存行的標識；-接收衝刷命令以選擇性地寫回一部分高速緩存數據；-使用所述標識來選擇用於所述寫回的高速緩存行。
全文摘要
一種使用高速緩存電路(12)處理數據的處理器(10)。處理器(20)經過高速緩存電路(12)耦合到功能上的可拆卸裝置(19)。當高速緩存行被載入高速緩存存儲器(120)時，測試高速緩存行是否具有分配給可拆卸裝置(19)的可拆卸裝置地址範圍內的地址。如果是，則存儲高速緩存行的標識或包括高速緩存行的地址的地址範圍。當接收到需要寫回高速緩存數據到可拆卸裝置的衝刷命令時，使用標識以選擇用於選擇性寫回到可拆卸裝置的高速緩存行。因此，當裝置可從電路中功能上拆卸時，需要無效的高速緩存數據較少。
文檔編號G06F12/08GK102197381SQ200980142904
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月12日 優先權日2008年10月28日
發明者克蘭西·拉克希米 申請人:Nxp股份有限公司