一种基于PCIe地址转换服务机制的ATC实现方法技术

本发明专利技术公开了一种基于PCIe地址转换服务机制的ATC实现方法。该方法包括：对读/写操作指令中虚拟地址的高位段地址进行hash计算，得到第一级查找表的索引地址frt_index；用frt_index作为二维数组entry_valid的指针，检查是否存在有效的第二级查找表；在不存在有效的第二级查找表，且在FIFO中不存在与frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址时，将frt_index对应的虚拟地址存入FIFO，等待被封装为翻译请求包。本发明专利技术能减少相同地址的翻译请求，节省PCIe带宽。节省PCIe带宽。节省PCIe带宽。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCIe地址转换服务机制的ATC实现方法


[0001]本专利技术属于数据处理
，更具体地，涉及一种基于PCIe地址转换服务机制的ATC实现方法。

技术介绍

[0002]高速串行计算机扩展总线(Peripheral Component Interconnect express，PCIe)广泛用于搭建主机系统处理器和各种外设的互连。比如和图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)连接时，需要实现主机端(也称之为根组件(Root Complex，RC)端)与GPU端(也称之为终点(End Point，EP)端)的双向数据传输。通常，RC端的内存地址域和EP端的显存地址域属于不同地址域，需要经过地址转换单元(Address Translation Unit，ATU)实现存储器的读写操作。从EP地址域到RC地址域的转换，在PCIe协议中由地址转换服务(Address Translation Service，ATS)协议描述。
[0003]PCIe协议引入ATS机制旨在缓解RC端的转换代理(Translation Agent，TA)处理虚拟地址和物理地址的转换压力，将部分地址的转换放在EP侧实现。这样，PCIe拓扑总线上挂载的某个EP具备ATS功能，将承担自身与RC间的地址翻译，突破RC端的翻译效率瓶颈。ATS机制定义了一组基于传输层数据包(Transport Layer Packets，TLP)的地址管理机制，并定义了地址转换缓冲(Address Translation Cache，ATC)来存放映射关系。该协议简单地描述了两个闭环交流通路(EP发起地址转换请求，RC回复地址转换请求；RC发起地址作废请求，EP回复地址作废请求)来收集和作废地址映射关系，实现对ATC的管理。但是如何在有限的ATC空间中实现地址转换的最大效率，成为EP端的实现难点。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于PCIe地址转换服务机制的ATC实现方法，能够有效增加EP端ATC的地址命中率，最大效率地实现地址翻译。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种ATC实现方法，包括：
[0006]接收存储器读/写操作指令；
[0007]对读/写操作指令中虚拟地址的高位段地址进行hash计算，得到第一级查找表的索引地址frt_index；
[0008]用第一级查找表的索引地址frt_index作为二维数组entry_valid的指针，检查该索引值往下是否存在有效的第二级查找表；其中，二维数组entry_valid用于标志第二级查找表的有效性；
[0009]在不存在有效的第二级查找表时，检查FIFO中是否存在与第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址；
[0010]在FIFO中不存在与第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址时，将第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址存入FIFO，等待被封装为翻译请求包。
[0011]在一些实施方式中，上述ATC实现方法还包括：在FIFO中存在与第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址时，丢弃第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址，取消翻译。
[0012]在一些实施方式中，上述ATC实现方法还包括：
[0013]在存在有效的第二级查找表时，根据第一级查找表的索引地址frt_index，得到所有有效的第二级查找表在DDR中的基地址；
[0014]根据第二级查找表在DDR中的基地址和第二级查找表的索引地址sec_index，得到存放映射关系的DDR地址，读取映射关系；
[0015]根据映射关系，比较虚拟地址的高位段地址，确定是否执行翻译操作。
[0016]在一些实施方式中，上述ATC实现方法还包括：
[0017]在确定执行翻译操作时，根据映射关系取出翻译地址，用翻译地址替换虚拟地址的高位段，将新地址作为存储器读/写包的有效字段；
[0018]在确定不执行翻译操作时，取消翻译。
[0019]在一些实施方式中，第二级查找表的基地址存放于第一级查找表中。
[0020]在一些实施方式中，根据虚拟地址的STU的大小，对虚拟地址进行区域划分，对不同区域的虚拟地址，采用不同的区域规则进行hash计算，得到第一级查找表的索引地址frt_index。
[0021]在一些实施方式中，最小STU为4KB，将相邻的4个STU的虚拟地址划分为一个区域，从4KB
‑
32GB，一共划分6个区域，分别标记为region0至region5；region 0对应STU为4KB/8KB/16KB/32KB的虚拟地址，region1对应STU为64KB/128KB/256KB/512KB的虚拟地址，region2对应STU为1MB/2MB/4MB/8MB的虚拟地址，region3对应STU为16MB/32MB/64MB/128MB的虚拟地址，region4对应STU为256MB/512MB/1GBMB/2GB的虚拟地址，region5对应STU为4GB/8GB/16GB/32GB的虚拟地址。
[0022]在一些实施方式中，二维数组entry_valid的深度为2
frt_index
，宽度为1bit；二维数组entry_valid的行元素是第一级查找表的索引值，列元素标志该索引值对应的第二级查找表的有效性。
[0023]在一些实施方式中，第一级查找表存储于SRAM，第二级查找表存储于DDR。
[0024]在一些实施方式中，上述ATC实现方法还包括根据翻译完成包，更新二维数组entry_valid。
[0025]在一些实施方式中，根据翻译完成包，更新二维数组entry_valid进一步包括：
[0026]接收翻译完成包；
[0027]判断翻译完成包是否有效；
[0028]在翻译完成包有效时，根据翻译完成包确定虚拟地址的STU；
[0029]根据STU确定虚拟地址所在的区域，按照区域对应的规则对翻译请求包中的虚拟地址进行hash计算，得到第一级查找表的索引地址frt_index；
[0030]用第一级查找表的索引地址frt_index作为二维数组entry_valid的指针，检查该索引值往下连续四个第二级查找表是否全部有效；
[0031]在连续四个第二级查找表全部有效时，进一步检查这些第二级查找表的索引地址sec_index处的单元是否均已被占用；
[0032]在连续四个第二级查找表全部有效，且四个第二级查找表的索引地址sec_index处的单元均被占用时，将翻译完成包丢弃；
[0033]在连续四个第二级查找表全部有效，且四个第二级查找表的索引地址sec_index处存在未被占用的单元时，将映射关系写入最先确认没被占本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ATC实现方法，其特征在于，包括：接收存储器读/写操作指令；对读/写操作指令中虚拟地址的高位段地址进行hash计算，得到第一级查找表的索引地址frt_index；用第一级查找表的索引地址frt_index作为二维数组entry_valid的指针，检查该索引值往下是否存在有效的第二级查找表；其中，二维数组entry_valid用于标志第二级查找表的有效性；在不存在有效的第二级查找表时，检查FIFO中是否存在与第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址；在FIFO中不存在与第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址时，将第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址存入FIFO，等待被封装为翻译请求包。2.如权利要求1所述的ATC实现方法，其特征在于，还包括：在FIFO中存在与第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址相同的待翻译的地址时，丢弃第一级查找表的索引地址frt_index对应的虚拟地址，取消翻译。3.如权利要求1所述的ATC实现方法，其特征在于，还包括：在存在有效的第二级查找表时，根据第一级查找表的索引地址frt_index，得到所有有效的第二级查找表在DDR中的基地址；根据第二级查找表在DDR中的基地址和第二级查找表的索引地址sec_index，得到存放映射关系的DDR地址，读取映射关系；根据映射关系，比较虚拟地址的高位段地址，确定是否执行翻译操作。4.如权利要求3所述的ATC实现方法，其特征在于，还包括：在确定执行翻译操作时，根据映射关系取出翻译地址，用翻译地址替换虚拟地址的高位段，将新地址作为存储器读/写包的有效字段；在确定不执行翻译操作时，取消翻译。5.如权利要求3所述的ATC实现方法，其特征在于，第二级查找表的基地址存放于第一级查找表中。6.如权利要求1所述的ATC实现方法，其特征在于，根据虚拟地址的STU的大小，对虚拟地址进行区域划分，对不同区域的虚拟地址，采用不同的区域规则进行hash计算，得到第一级查找表的索引地址frt_index。7.如权利要求6所述的ATC实现方法，其特征在于，最小STU为4KB，将相邻的4个STU的虚拟地址划分为一个区域，从4KB至32GB，一共划分6个区域，分别标记为region0至region5；region 0对应STU为4KB/8KB/16KB/32KB的虚拟地址，region1对应STU为64KB/128KB/256KB/512KB的虚拟地址，region2对应STU为1MB/2MB/4MB/8MB的虚拟地址，region3对应STU为16MB/32MB/64MB/128MB的虚拟地址，region4对应STU为256MB/512MB/1GBMB/2GB的虚拟地址，region5对应STU为4GB/8GB/16GB/32GB的虚拟地址。8.如权利要求1所述的ATC实现方法，其特征在于，二维数组entry_valid的深度为2
frt_index
，宽度为1bit；二维数组entry_valid的行元素是第一级查找表的索引值，列元素标志该索引值对应的第二级查找表的有效性。
9.如权利要求1所述的ATC实现方法，其特征在于，第一级查...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梁，何颖，敖海，
申请(专利权)人：芯动微电子科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：