[其他]多處理機(jī)公用的流水線超高速緩沖存儲(chǔ)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85107692
• 申請(qǐng)日: 1985-10-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN85107692A
• 公開(kāi)（公告）日: 1987-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹姆斯·W·基利;索馬斯·F·約斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 霍尼韋爾信息系統(tǒng)公司
• 主分類號(hào): G06F9/30
• 分類號(hào): G06F9/30
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 欒本生

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和多處理機(jī)系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明是涉及含有一個(gè)超高速緩沖存儲(chǔ)器系統(tǒng)的多處理機(jī)系統(tǒng)。

眾所周知，超高速緩沖存儲(chǔ)器不論對(duì)于小的還是大的，單處理機(jī)還是多處理機(jī)系統(tǒng)，在增加其解題能力上都一直具有很高的效力。在多處理機(jī)系統(tǒng)中，通常用兩種方式來(lái)構(gòu)成超高速緩沖存儲(chǔ)器。第一種是公用超高速緩沖存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，在此中一個(gè)或幾個(gè)主存儲(chǔ)器模塊利用一個(gè)超高速緩沖存儲(chǔ)器。系統(tǒng)里的所有處理機(jī)都可對(duì)它進(jìn)行存取。第二種結(jié)構(gòu)是專用超高速緩沖存儲(chǔ)裝置，在此中的超高速緩沖存儲(chǔ)器只服務(wù)于單個(gè)處理機(jī)。Michael????Dubois和Fay????A.Briggs，在IEEE????Transactions????on????Computers，Volume????C-31，NO.11，November，1982中，以“Effects????of????Cache????Coherency????in????Multipro-cessors”為題描述了這些結(jié)構(gòu)。

此外，人們還曾把多處理機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)得共用一個(gè)包括超高速緩沖存儲(chǔ)器的公用控制器。美國(guó)專利4，378，591和4392，200都是這些類型系統(tǒng)的例子。在這些系統(tǒng)中，各個(gè)處理單元接到公用總線并包括一個(gè)判優(yōu)電路，用來(lái)分配訪問(wèn)超高速緩沖存儲(chǔ)器所用的總線周期。人們還發(fā)現(xiàn)在解決各處理機(jī)的存取沖突方面化了許多時(shí)間。從而除了增加系統(tǒng)的復(fù)雜性之外，這本身也降低了系統(tǒng)的效能。

另外，在美國(guó)4，378，591專利所公開(kāi)的系統(tǒng)中，在超高速緩沖存儲(chǔ)器系統(tǒng)里還包括其它一些總線周期申請(qǐng)?jiān)矗热缦冗M(jìn)先出（FIFO）存儲(chǔ)器。這個(gè)設(shè)備必須根據(jù)一個(gè)優(yōu)先級(jí)，通過(guò)局部總線獲得對(duì)超高速緩沖存儲(chǔ)器的存取。對(duì)FIFO給予一個(gè)比處理單元更高的優(yōu)先權(quán)，以便使信息的傳送（通常是主存儲(chǔ)器的寫數(shù)操作）得以從先進(jìn)行。也就是說(shuō)，對(duì)操高速緩沖存儲(chǔ)器的修改操作給予一個(gè)比處理機(jī)請(qǐng)求更高的優(yōu)先權(quán)，于是進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的效能。

一個(gè)先有的單處理機(jī)系統(tǒng)利用了一個(gè)存儲(chǔ)器系統(tǒng)，它包括一個(gè)超高速緩沖存儲(chǔ)器和用全分段流水線實(shí)現(xiàn)的主存儲(chǔ)器。該系統(tǒng)是單個(gè)的個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，因此只能供單用戶系統(tǒng)使用。關(guān)于這種系統(tǒng)的討論，可參考Douglas????W.Clark，Butler????W.Lampson和Kenneth????A.Pier所寫的文章，題為“The????Memory????System????of????a????High-performance????Personal????Computer”利登在IEEE????Trcvnsactions????on????Computers，Volume????C-30，NO.10，October????1981。

因此，本發(fā)明的主要目的是：提供一種能夠處理多源請(qǐng)求的高效能超高速緩沖存儲(chǔ)系統(tǒng)。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種若干個(gè)獨(dú)立的操作源在無(wú)沖突的基能上能共享一個(gè)超高速緩沖存儲(chǔ)器的系統(tǒng)。

本發(fā)明提出的最佳實(shí)施方案達(dá)到了上述的目的和優(yōu)點(diǎn)。按照本發(fā)明，構(gòu)成一個(gè)具有兩級(jí)流水線的超高速緩沖存儲(chǔ)器子系統(tǒng)，使包括一定數(shù)目獨(dú)立操作的中央處理單元的多個(gè)源可以共享這兩級(jí)流水線。當(dāng)?shù)诙?jí)流水線執(zhí)行從超高速緩沖存儲(chǔ)器取出所要數(shù)據(jù)并把它們送給源的時(shí)候，第一級(jí)流水線則為查找目錄和比較操作提供數(shù)據(jù)。超高速緩沖存儲(chǔ)器還包括定時(shí)和控制裝置，它與請(qǐng)求源相聯(lián)，對(duì)每個(gè)處理單元分配時(shí)間片，使它們的操作偏移一個(gè)流水線級(jí)。

通過(guò)超高速緩沖存儲(chǔ)器控制裝置同步各個(gè)源的操作，有效地消除了各源之間的沖突機(jī)會(huì)，從而增加了系統(tǒng)的效能。這樣，超高速緩沖存儲(chǔ)器不斷地循環(huán)讓所有的源進(jìn)行無(wú)沖突的流水線操作。

另外，在該最佳實(shí)施方案中，對(duì)每個(gè)中央處理單元的程序作這樣的安排，使之其需用的時(shí)間片少于超高速緩沖存儲(chǔ)單元分配給它的所有時(shí)間片。也就是說(shuō)，在該最佳實(shí)施方案中，每個(gè)中央處理機(jī)每隔一個(gè)時(shí)間片要求分配給它一個(gè)。剩下的時(shí)間片用于其它一些源。在該最佳實(shí)施方案中，一個(gè)這種其它源是先進(jìn)先出（FIFO）緩沖器，它處理修改和替換請(qǐng)求。本發(fā)明的裝置使這些請(qǐng)求能在自由時(shí)間片內(nèi)以保證緩沖器不會(huì)溢出的速率得到處理。