本技術(shù)屬于電子，具體涉及一種內(nèi)存管理系統(tǒng)、處理器、電子設(shè)備及頁表獲取方法。

背景技術(shù)：

1、隨著對(duì)大數(shù)據(jù)應(yīng)用需求的不斷擴(kuò)展，大內(nèi)存管理是現(xiàn)代高性能計(jì)算系統(tǒng)的必備。內(nèi)存管理中會(huì)涉及頁表管理，例如，使用頁表來實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存管理。而加速頁表項(xiàng)的讀取可以減少虛擬地址到物理地址轉(zhuǎn)換的延遲，從而提高數(shù)據(jù)訪問速度，這對(duì)于需要快速處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用至關(guān)重要。

2、當(dāng)前的mmu(memory?management?unit，內(nèi)存管理單元)中提升虛擬地址到物理地址轉(zhuǎn)換效率的方案主要有兩種：

3、第一種，通過增加mmu中的tlb(translation?lookaside?buffer轉(zhuǎn)換檢測(cè)緩沖區(qū)，也稱為頁表緩沖)容量，以存儲(chǔ)更多的頁表項(xiàng)，從而提高tlb的命中率和地址轉(zhuǎn)換效率。但增加tlb容量會(huì)導(dǎo)致芯片面積增大，功耗上升，最終增加成本。此外，更大的tlb可能需要更多的時(shí)間來搜索，這可能會(huì)抵消部分容量增加帶來的優(yōu)勢(shì)。

4、第二種，通過頁表訪問統(tǒng)計(jì)規(guī)律預(yù)取相鄰的頁表項(xiàng)，如果預(yù)取成功，可以顯著提高tlb的命中率。但是預(yù)取可能會(huì)占用有限的tlb空間，導(dǎo)致其他有用的頁表項(xiàng)被替換出去，從而降低tlb的整體效率。此外，如果預(yù)取的頁表項(xiàng)沒有被及時(shí)訪問，那么這種預(yù)取就是無效的，可能會(huì)降低tlb的有效利用率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本技術(shù)的目的在于提供一種內(nèi)存管理系統(tǒng)、處理器、電子設(shè)備及頁表獲取方法，以加快頁表訪問的速度。

2、本技術(shù)的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種內(nèi)存管理系統(tǒng)，包括：mmu、頁表請(qǐng)求加速器、內(nèi)存控制器，所述頁表請(qǐng)求加速器分別與所述mmu、所述內(nèi)存控制器連接；mmu，用于發(fā)送頁表讀取請(qǐng)求；所述頁表請(qǐng)求加速器，用于響應(yīng)所述頁表讀取請(qǐng)求向所述內(nèi)存控制器發(fā)送獲取當(dāng)前頁表的頁表訪問請(qǐng)求，解析所述內(nèi)存控制器返回的當(dāng)前頁表，若當(dāng)前頁表不是所需的頁表數(shù)據(jù)，發(fā)送獲取下一級(jí)頁表的頁表訪問請(qǐng)求，直至遍歷到所需的頁表數(shù)據(jù)，并向所述mmu返回所需的頁表數(shù)據(jù)；所述內(nèi)存控制器，用于響應(yīng)所述頁表訪問請(qǐng)求在內(nèi)存中讀取頁表，并將讀取的頁表返回給所述頁表請(qǐng)求加速器；其中，所述內(nèi)存用于存儲(chǔ)頁表。

4、在上述實(shí)施例中，通過在內(nèi)存管理單元與內(nèi)存控制器之間增設(shè)頁表請(qǐng)求加速器，使得內(nèi)存控制器僅向頁表請(qǐng)求加速器返回頁表，由頁表請(qǐng)求加速器進(jìn)行頁表解析、翻譯、遍歷等操作，無需每次都向mmu返回頁表，無需由mmu進(jìn)行頁表解析、翻譯、遍歷等操作，本技術(shù)中僅向mmu返回所需的頁表數(shù)據(jù)，縮短了內(nèi)存儲(chǔ)器與mmu的交互路徑，通過縮短頁表訪問請(qǐng)求路徑，節(jié)約訪問請(qǐng)求的帶寬資源，從而可以提高頁表訪問的效率。

5、結(jié)合第一方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述頁表請(qǐng)求加速器，包括：請(qǐng)求收發(fā)單元、頁表翻譯單元、頁表訪問單元；請(qǐng)求收發(fā)單元，用于接收所述mmu發(fā)送的頁表讀取請(qǐng)求，以及向所述mmu返回所需的頁表數(shù)據(jù)；所述頁表翻譯單元用于根據(jù)所述頁表讀取請(qǐng)求獲取當(dāng)前頁表的物理訪問地址，并向所述頁表訪問單元發(fā)送所述物理訪問地址；以及解析所述內(nèi)存控制器返回的當(dāng)前頁表，若當(dāng)前頁表不是所需的頁表數(shù)據(jù)，則繼續(xù)獲取下一級(jí)頁表的物理訪問地址，直至遍歷到所需的頁表數(shù)據(jù)；所述頁表訪問單元，用于根據(jù)所述頁表翻譯單元發(fā)送的物理訪問地址，向所述內(nèi)存控制器發(fā)送頁表訪問請(qǐng)求，以及將所述內(nèi)存控制器讀取的頁表返回給所述頁表翻譯單元。

6、在上述實(shí)施例中，采用包含請(qǐng)求收發(fā)單元、頁表翻譯單元、頁表訪問單元的頁表請(qǐng)求加速器，即可實(shí)現(xiàn)與內(nèi)存控制器和mmu交互，以及進(jìn)行頁表解析、翻譯、遍歷等操作，將復(fù)雜的功能分解成多個(gè)功能單元來實(shí)現(xiàn)，從而在實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的同時(shí)，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)難度，使得每個(gè)模塊可以獨(dú)立開發(fā)和維護(hù)。

7、結(jié)合第一方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述頁表訪問單元包含fifo隊(duì)列；所述頁表翻譯單元，還用于將獲取到的物理訪問地址存入所述fifo隊(duì)列；相應(yīng)地，所述頁表訪問單元，用于從所述fifo隊(duì)列中獲取所述物理訪問地址。

8、在上述實(shí)施例中，通過引入fifo隊(duì)列，可以確保請(qǐng)求是按照它們被提交的順序執(zhí)行，可以提高頁表獲取效率。

9、結(jié)合第一方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述頁表請(qǐng)求加速器還包括計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器用于記錄所述頁表翻譯單元的頁表翻譯次數(shù)；所述頁表翻譯單元，還用于根據(jù)所述計(jì)數(shù)器記錄的頁表翻譯次數(shù)，判斷所述內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)。

10、在上述實(shí)施例中，通過引入計(jì)數(shù)器來記錄頁表翻譯單元的頁表翻譯次數(shù)，使得可以根據(jù)計(jì)數(shù)器記錄的頁表翻譯次數(shù)，即可快速準(zhǔn)確判斷內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)，提高了判斷效率。

11、結(jié)合第一方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述計(jì)數(shù)器的初始數(shù)值為n，n為多級(jí)頁表的級(jí)數(shù)；所述頁表翻譯單元，還用于每次在向所述頁表訪問單元發(fā)送物理訪問地址后，更新所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；以及每次在接收到所述內(nèi)存控制器返回的頁表后，獲取所述計(jì)數(shù)器最新的計(jì)數(shù)值，判斷所述最新的計(jì)數(shù)值是否為預(yù)設(shè)閾值來確定所述內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)；其中，若所述最新的計(jì)數(shù)值為預(yù)設(shè)閾值，確定所述內(nèi)存控制器返回的頁表為所需的頁表數(shù)據(jù)。

12、在上述實(shí)施例中，頁表翻譯單元每次在向頁表訪問單元發(fā)送物理訪問地址后，更新計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，以及每次在接收到內(nèi)存控制器返回的頁表后，獲取計(jì)數(shù)器最新的計(jì)數(shù)值，當(dāng)計(jì)數(shù)器的最新的計(jì)數(shù)值為預(yù)設(shè)閾值時(shí)，確定內(nèi)存控制器返回的頁表為所需的頁表數(shù)據(jù)，采用這樣的方式可以準(zhǔn)確確定內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)。

13、結(jié)合第一方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述mmu包括tlb頁表，所述mmu還用于在接收到地址轉(zhuǎn)換請(qǐng)求時(shí)，在所述tlb頁表中查找是否有命中所述地址轉(zhuǎn)換請(qǐng)求的頁表數(shù)據(jù)；若沒有命中，向所述頁表請(qǐng)求加速器發(fā)送所述頁表讀取請(qǐng)求。

14、在上述實(shí)施例中，mmu在接收到地址轉(zhuǎn)換請(qǐng)求時(shí)，優(yōu)先在tlb頁表中查找是否有命中地址轉(zhuǎn)換請(qǐng)求的頁表數(shù)據(jù)，只有tlb未命中時(shí)，才發(fā)送頁表讀取請(qǐng)求，這樣可以提高頁表獲取效率。

15、結(jié)合第一方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述頁表請(qǐng)求加速器與所述mmu之間的傳輸路徑的距離，大于所述頁表請(qǐng)求加速器與所述內(nèi)存控制器之間的傳輸路徑的距離。

16、在上述實(shí)施例中，采用上述設(shè)置，可以進(jìn)一步提高頁表訪問的效率，例如，可以將頁表請(qǐng)求加速器靠近內(nèi)存控制器設(shè)置，以盡可能的縮短二者之間的請(qǐng)求路徑。

17、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種處理器，包括：如上述第一方面實(shí)施例和/或結(jié)合第一方面實(shí)施例的任意一種可能的實(shí)施方式提供的內(nèi)存管理系統(tǒng)。

18、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種電子設(shè)備，包括：內(nèi)存和如上述第二方面實(shí)施例提供的處理器，所述處理器與所述內(nèi)存連接。

19、第四方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種頁表獲取方法，應(yīng)用于頁表請(qǐng)求加速器，所述方法包括：獲取mmu發(fā)送的頁表讀取請(qǐng)求；響應(yīng)所述頁表讀取請(qǐng)求向內(nèi)存控制器發(fā)送獲取當(dāng)前頁表的頁表訪問請(qǐng)求；解析所述內(nèi)存控制器響應(yīng)所述頁表訪問請(qǐng)求在內(nèi)存中讀取并返回的當(dāng)前頁表；若當(dāng)前頁表不是所需的頁表數(shù)據(jù)，發(fā)送獲取下一級(jí)頁表的頁表訪問請(qǐng)求，直至遍歷到所需的頁表數(shù)據(jù)，并向所述mmu返回所需的頁表數(shù)據(jù)。

20、結(jié)合第四方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述頁表請(qǐng)求加速器包括用于記錄頁表翻譯次數(shù)的計(jì)數(shù)器；所述方法還包括：根據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值判斷所述內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)，其中，所述計(jì)數(shù)值表征頁表翻譯次數(shù)。

21、結(jié)合第四方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，所述方法還包括：每次向所述內(nèi)存控制器發(fā)送頁表訪問請(qǐng)求后，更新所述計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值；根據(jù)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值判斷所述內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)，包括：每次在接收到所述內(nèi)存控制器返回的頁表后，獲取所述計(jì)數(shù)器最新的計(jì)數(shù)值，判斷所述最新的計(jì)數(shù)值是否為預(yù)設(shè)閾值來確定所述內(nèi)存控制器返回的頁表是否為所需的頁表數(shù)據(jù)；其中，若所述最新的計(jì)數(shù)值為預(yù)設(shè)閾值，確定所述內(nèi)存控制器返回的頁表為所需的頁表數(shù)據(jù)。

22、結(jié)合第四方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，響應(yīng)所述頁表讀取請(qǐng)求向內(nèi)存控制器發(fā)送獲取當(dāng)前頁表的頁表訪問請(qǐng)求，包括：根據(jù)所述頁表讀取請(qǐng)求獲取當(dāng)前頁表的物理訪問地址；基于所述物理訪問地址向所述內(nèi)存控制器發(fā)送獲取當(dāng)前頁表的頁表訪問請(qǐng)求。

23、結(jié)合第四方面實(shí)施例的一種可能的實(shí)施方式，發(fā)送獲取下一級(jí)頁表的頁表訪問請(qǐng)求，包括：根據(jù)所述頁表讀取請(qǐng)求獲取下一級(jí)頁表的偏移地址，根據(jù)當(dāng)前頁表獲取下一級(jí)頁表的基地址；根據(jù)下一級(jí)頁表的偏移地址、下一級(jí)頁表的基地址，得到下一級(jí)頁表的物理訪問地址；基于下一級(jí)頁表的物理訪問地址，向所述內(nèi)存控制器發(fā)送獲取下一級(jí)頁表的頁表訪問請(qǐng)求。

24、本技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述。本技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。