可适应性存取指令与资料的方法与架构技术

一种可适应性存取指令与资料的方法与架构，其预设有复数种资料传输档次，而以一现有资料传输档次来存取一外部储存器装置的指令与资料，其中，每一资料传输档次对应有一外部储存装置与一快速存取装置介面上的连续资料传输长度，以依据一处理机核心所进行指令与资料存取的实际突发长度，而动态地调整现有的资料传输档次。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在电脑系统中指令与资料的存取方法与架构，尤其指一种可适应性存取指令与资料的方法与架构。
技术介绍
在现今的电脑系统的处理机的架构中，由于处理机核心的处理速度大幅提高，而使储存器的存取成为效能的瓶颈，因此，快取(Cache)架构便成为一重要的改善方式。快取是将以固定长度的数个指令或数笔资料的长度为一单位来存取储存器，此一单位称为一快取丛(Cache Line)。此快取丛的大小则与储存器的存取单位有关。例如，在现今许多具有突发传输(BurstTransfer)的能力储存器中，其资料存取的进行可以只需给定一次位址与各项相关设定后，便可连续送出指定的突发长度(Burst Length)的资料串，因而减少在传送资料前的设定所花的初始化延迟(Initial Delay)时间。而在此种储存器中，快取丛的大小一般为相关于突发长度(Burst Length)的大小。图1即显示一具有前述快取功能的处理机架构，其中，在处理机运作时，若所需的指令或资料所属的快取丛正好在快取模块11中时，处理机核心14就可以快速取得该指令，而无时间延迟，或是时间延迟极低。然而，若是所需的指令或是资料不在快取模块11中，则发生快取漏失(CacheMiss)，此时必须从外界储存器13读入所需的资料，此动作称作快取填回(Cache Refill)。由于整个快取丛皆需读入置于快取模块11中，会造成的相当高的系统延迟，称为快取漏失惩罚(Cache Miss Penalty)。快取漏失惩罚常在处理机第一次执行存取到某一程序码段或资料段时连续出现，因而严重影响系统效能。为解决此一问题，预取(Prefetching)便成提高效率的重要技巧。如图2所示，是以预取模块12来预测处理机核心14接下来可能需要使用到的程序码区或资料区域，而预先将此区域读入预取模块12内。一旦处理机核心14发现无法从快取模块11中取得所需的指令或资料而发生快取漏失时，即可以在预取模块12搜寻。若所需的指令或资料已经被预先取入预取模块12，即可以从预取模块12中，将所需的快取丛读入快取模块11内，因而大幅减少快取漏失惩罚时所需的代价。但若所需的指令或资料亦不在预取模块12，则会发生预取漏失(Prefetch Miis)，而仍然必需至外界储存器13中取得所需的快取丛。亦有相当高的系统延迟，称为预取漏失惩罚(Prefetch Miis Penalty)。前述的预取模块12在计算机组织中介于外部记忆储存装置13、快取储存器11与处理机核心14之间，传统的架构均直接延用快取储存器11的组态，而使用同于快取丛的资料长度，也就是动态储存器突发传输长度作为资料传输单位。然而，由于预取模块12与快取储存器11以及处理机核心14之间并非动态储存器的介面，因此并不需要以快取丛作为资料传输单位。以快取丛作为资料传输单位，反而会使得资料传输时迟滞而不灵活。具体而言，在具有快取模块11与预取模块12的处理机架构中，模块间具有三个主要介面。第一介面15为外部介面，其衔接外部记忆储存装置13。第二介面16为预取模块12与快取模块11介面。第三介面17为快取模块11与处理器核心14介面，此介面17用以将快取模块中的指令与资料送入处理器。传统上，在第一、二介面15及16中，是使用相同于快取丛的资料长度作为资料传输单位，而第三介面17的资料存取，若与第一、二介面的存取相关时，也多需要等待快取丛的资料长度存取完成后，才能进行动作。然而，快取丛的资料长度并不一定是预取模块16与外部记忆储存装置13、快取储存器11与处理机核心14之间最佳的传输资料单位。因为快取丛的大小，跟快取模块11的储存器组织架构相关，在处理机执行过程中，快取丛的大小固定。然而，在处理机实际执行程序，在撷取指令和存取资料时，其行为模式不断的动态改变。以固定的快取丛的资料长度作为资料传输单位，难以对各种状况作最佳化，会在不同状况下发生不经济的资源浪费。举例而言，以固定快取丛长度作为资料传输单位，可能会有下列不经济的浪费状况 (1)各介面资料搬移上，虽已能得知将存取长串连续的资料，且资料长度长于目前的快取丛长度。但因快取丛资料长度固定，无法利用较长的突发长度设定，减少初始化延迟的次数，而造成时间浪费。(2)各介面资料搬移上，虽已能得知将存取短的资料，且资料长度短于目前的快取丛长度。但因快取丛资料长度固定，仍需以快取丛资料长度存取资料，所以会附带读存到不需要的资料，造成资源浪费。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种可适应性存取指令与资料的方法与架构，其可依处理机架构实际运行的状况，调整各种存取介面所有取的指令或资料量，以达到指令与资料的存取的效能最佳化。依据本专利技术的一特色，提出一种可适应性存取指令与资料的架构，其预设有复数种资料传输档次，而以一现有资料传输档次来存取指令与资料，该架构主要包括一第一模块，具有突发传输的能力，可连续收送出或接收指定的突发长度的资料串来进行存取资料；一第二模块，可供存取资料，其中，前述每一资料传输档次对应有该第二模块与第一模块介面上的连续资料传输长度；以及一适应性控制器，依据该第一模块所进行指令与资料存取的实际突发长度，而动态地调整现有的资料传输档次。所述的架构中，该第二模块为一储存器装置，该第一模块具有一处理器核心，具有突发传输的能力，可连续收送出或接收指定的突发长度的资料串来进行存取资料；以及一快速存取装置，储存有来自该第二模块的部份指令与资料，而提供一可供该处理机核心快速存取指令与资料的储存空间，其中，前述每一资料传输档次对应有该第二模块与该快速存取装置介面上的连续资料传输长度。所述的架构中，该适应性控制器包括一突发长度计算逻辑，在启动资料传输指令后，计算处理器核心的一次连续资料量的长度，以求取该处理器核心在当时进行指令与资料存取的实际突发长度；及一资料传输档次切换逻辑，记录实际发生的突发长度，据以调整现有的资料传输档次。所述的架构中，于该资料传输档次切换逻辑所记录的实际发生的突发长度对应的资料传输档次中，如实际发生高于现有资料传输档次的档次的次数较实际发生现有资料传输档次的次数为多，且差值大于一第一阀值，则将资料传输档次增加，反之，如实际发生低于现有传输档次的档次的次数较实际发生现有传输档次的次数为多，且差值大于该第一阀值，则将资料传输档次降低。所述的架构中，该资料传输档次切换逻辑具有对应于该复数个档次的复数个计数器，以二进制的方式记录该处理机核心所实际发生的突发长度。所述的架构中，如高于或低于现有档次的所有档次的计数器值的总和大于现有档次的计数器值超过该第一阀值，则由该等高于或低于现有档次的所有档次中，选择具有最大计数器值的档次作为现有档次。所述的架构中，如高于或低于现有档次的所有档次的计数器值的总和大于现有档次的计数器值超过该第一阀值，则选择该等高于或低于现有档次的所有档次，以判断最大计数器值与次大计数器值的差值是否超过一第二阀值，如是，以具有最大计数器值的档次作为现有档次，如否，以具有次大计数器值的档次作为现有档次。所述的架构中，该快速存取装置由一快取模块与一预取模块所构成，而每一资料传输档次对应有该外部记忆装置与该预取模块介面上的连续资料传输长度，及该快取模块与预取模块介面上的连续资本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可适应性存取指令与资料的架构，其预设有复数种资料传输档次，而以一现有资料传输档次来存取指令与资料，该架构主要包括：　　　　一第一模块，具有突发传输的能力，可连续收送出或接收指定的突发长度的资料串来进行存取资料；　　　　一第二模块，可供存取资料，其中，前述每一资料传输档次对应有该第二模块与第一模块介面上的连续资料传输长度；以及　　　　一适应性控制器，依据该第一模块所进行指令与资料存取的实际突发长度，而动态地调整现有的资料传输档次。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梁伯嵩，
申请(专利权)人：凌阳科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]