專利名稱：訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種調(diào)度裝置，特別是訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)1 "專利號(hào)為US20070156946的美國(guó)專利"公開了一種存儲(chǔ)器控制器電路。 該裝置針對(duì)不同設(shè)備提供多個(gè)并行的Bank訪問先進(jìn)先出(FIFO)訪存請(qǐng)求寄存器，仲裁器 對(duì)這些Bank訪存請(qǐng)求進(jìn)行切換，由于采用了 FIFO訪存請(qǐng)求寄存器，對(duì)訪存請(qǐng)求進(jìn)行順序組 織，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是，多核處理器中多個(gè)線程同時(shí)發(fā)出訪存請(qǐng)求，這些訪存請(qǐng)求之間的 局部性較差，會(huì)引起較多的行激活、預(yù)充電指令，由于上述指令的延遲非常大，會(huì)引起平均 訪存延遲的增大，降低存儲(chǔ)器吞吐率。 文獻(xiàn)2 "專利號(hào)為US20050246481的美國(guó)專利"公開了一種亂系訪存請(qǐng)求調(diào)度的 存儲(chǔ)器控制器。該裝置利用之前的訪存信息對(duì)訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，帶有一定的猜測(cè)性，猜測(cè) 成功的基礎(chǔ)是程序的行為比較固定，訪存局部性較好。在多核處理器中，多個(gè)處理器核并行 計(jì)算組成的程序行為并不穩(wěn)定，而且會(huì)產(chǎn)生局部性較差的訪存請(qǐng)求。因此，該裝置并不適合 多核處理器應(yīng)用。 文獻(xiàn)3"專利號(hào)為US20030033493的美國(guó)專利"公開了一種亂序訪存請(qǐng)求調(diào)度的存 儲(chǔ)器控制器。該裝置采用狀態(tài)機(jī)控制存儲(chǔ)器指令的流失執(zhí)行，命令調(diào)度器用于對(duì)存儲(chǔ)器命 令，比如行激活指令、預(yù)充電指令的亂序調(diào)度，同時(shí)，該命令調(diào)度器還可以對(duì)讀寫請(qǐng)求進(jìn)行 亂序調(diào)度，采用訪存請(qǐng)求的亂系調(diào)度可以減小訪存延遲，但是會(huì)造成某個(gè)局部性較差的請(qǐng) 求被無(wú)限期推后執(zhí)行，造成線程餓死，降低了處理器的最低性能表現(xiàn)，影響計(jì)算實(shí)時(shí)性。因 此，該處理器無(wú)法解決多核處理器在實(shí)時(shí)流計(jì)算中的實(shí)時(shí)性需求。 參照?qǐng)D5，公知的共享存儲(chǔ)器多核處理器中訪存請(qǐng)求處理裝置的組成包括分Bank 的多個(gè)訪存請(qǐng)求寄存器堆、Bank調(diào)度器及DRAM調(diào)度器。訪存請(qǐng)求寄存器堆用于保存處理器 線程發(fā)出的訪存請(qǐng)求，Bank調(diào)度器用于從訪存請(qǐng)求寄存器堆中選取某個(gè)請(qǐng)求發(fā)送給DRAM 調(diào)度器，DRAM調(diào)度器接收Bank調(diào)度器發(fā)出的訪存請(qǐng)求，并選擇一個(gè)訪存請(qǐng)求發(fā)送到DRAM調(diào) 度器。其中，Bank調(diào)度器將地址范圍集中的相同Bank、相同行訪存請(qǐng)求優(yōu)先調(diào)度，DRAM調(diào)度 器也將Bank調(diào)度器發(fā)送的相同Bank、相同行的訪存請(qǐng)求優(yōu)先調(diào)度。該裝置存在以下問題 如果多核處理器中某個(gè)線程持續(xù)發(fā)出大量地址范圍集中的訪存請(qǐng)求，該線程的所有訪存請(qǐng) 求將被優(yōu)先執(zhí)行，而其它線程發(fā)出的地址范圍分散的訪存請(qǐng)求將被無(wú)限期推后，導(dǎo)致線程 餓死，降低了處理器的最低性能表現(xiàn)并影響程序執(zhí)行的實(shí)時(shí)性。

發(fā)明內(nèi)容針對(duì)傳統(tǒng)多核處理器內(nèi)亂序訪存調(diào)度裝置影響線程處理實(shí)時(shí)性的問題，本實(shí)用新 型提供一種訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置，在訪存請(qǐng)求調(diào)度電路中構(gòu)建了窗口約束電路，窗口約束電 路保證Bank調(diào)度器一次僅能對(duì)有限數(shù)量的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可以防止個(gè)別地址局部性 較差的訪存請(qǐng)求被Bank調(diào)度器無(wú)限期延后調(diào)度，可以消除訪存請(qǐng)求亂序調(diào)度造成的線程餓死，提高多核處理器的最低處理能力。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置，包括若
干個(gè)Bank的訪存請(qǐng)求寄存器堆和若干個(gè)Bank調(diào)度器以及DRAM調(diào)度器，其特點(diǎn)是還包括若
干個(gè)窗口約束電路，窗口約束電路中包含一個(gè)訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器及窗口長(zhǎng)度寄存器，訪存請(qǐng)
求寄存器將Bank訪存請(qǐng)求寄存器堆中的寫請(qǐng)求設(shè)置為可見，訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器對(duì)進(jìn)入訪存
請(qǐng)求寄存器堆的可見讀訪存請(qǐng)求進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器數(shù)值小于窗口長(zhǎng)度寄存器數(shù)
值時(shí)，訪存請(qǐng)求寄存器中的不可見讀請(qǐng)求設(shè)置為可見，訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)值累計(jì)，當(dāng)訪存請(qǐng)求計(jì)
數(shù)器數(shù)值等于窗口長(zhǎng)度寄存器且訪存請(qǐng)求寄存器堆中的可見讀訪存請(qǐng)求都被執(zhí)行時(shí)，訪存
請(qǐng)求計(jì)數(shù)器歸零，窗口約束電路將訪存請(qǐng)求設(shè)置為Bank調(diào)度器可見，Bank調(diào)度器僅對(duì)可見
的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，DRAM調(diào)度器根據(jù)Bank調(diào)度器的結(jié)果向DRAM調(diào)度器發(fā)送存儲(chǔ)器指令。 本實(shí)用新型的有益效果是由于在訪存請(qǐng)求調(diào)度電路中構(gòu)建了窗口約束電路，窗
口約束電路保證Bank調(diào)度器一次僅能對(duì)有限數(shù)量的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可以防止個(gè)別地
址局部性較差的訪存請(qǐng)求被Bank調(diào)度器無(wú)限期延后調(diào)度，消除了訪存請(qǐng)求亂序調(diào)度造成
的線程餓死，提高了多核處理器的最低處理能力。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)說明。

圖1是本實(shí)用新型訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置的結(jié)構(gòu)框圖。 圖2是圖1中訪存請(qǐng)求寄存器堆的詳圖。 圖3是圖1中窗口約束電路的詳細(xì)說明圖。 圖4是圖1中Bank調(diào)度器的詳圖。 圖5是公知的訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式參照?qǐng)D1 4，本實(shí)用新型在構(gòu)造上采用了窗口約束的訪存請(qǐng)求亂序調(diào)度裝置。整 個(gè)裝置由分Bank的訪存請(qǐng)求寄存器堆、分Bank的窗口約束電路、Bank調(diào)度器及DRAM調(diào)度 器四大部分組成。訪存請(qǐng)求寄存器堆用于保存處理器發(fā)出的訪存請(qǐng)求，由多個(gè)訪存請(qǐng)求寄 存器組成，圖2給出了由四個(gè)訪存請(qǐng)求寄存器組成的訪存請(qǐng)求寄存器堆。每個(gè)訪存請(qǐng)求寄 存器由九項(xiàng)組成，行地址項(xiàng)與列地址項(xiàng)用于保存訪存請(qǐng)求的地址信息，數(shù)據(jù)項(xiàng)用于保存寫 請(qǐng)求的寫入數(shù)據(jù)，讀/寫項(xiàng)用于保存訪存的請(qǐng)求類型，有效位用于標(biāo)示該寄存器記錄的信 息是否有效，時(shí)間標(biāo)記保存請(qǐng)求的到達(dá)時(shí)間順序，可見標(biāo)記表明該寄存器保存的訪存請(qǐng)求 是否對(duì)Bank調(diào)度器可見，由窗口約束電路操作，當(dāng)前激活行表明該訪存請(qǐng)求的行是否被激 活，狀態(tài)位跟蹤訪存請(qǐng)求的執(zhí)行情況。窗口約束電路用于控制訪存請(qǐng)求寄存器堆中的訪存 請(qǐng)求是否對(duì)Bank調(diào)度器可見，主要由訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器及窗口長(zhǎng)度寄存器組成。Bank調(diào)度器 對(duì)訪存請(qǐng)求寄存器堆中可見的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度。DRAM調(diào)度器對(duì)Bank調(diào)度器發(fā)出的訪存 請(qǐng)求進(jìn)行集中調(diào)度。 整個(gè)電路的信息流向?yàn)樘幚砥靼l(fā)出訪存請(qǐng)求，訪存請(qǐng)求調(diào)度器接收該訪存請(qǐng)求 并根據(jù)地址信息將該訪存請(qǐng)求保存到相應(yīng)的訪存請(qǐng)求寄存器堆中。窗口約束電路對(duì)訪存請(qǐng) 求寄存器堆中到達(dá)的訪存請(qǐng)求的可見標(biāo)記進(jìn)行操作，將訪存請(qǐng)求標(biāo)記為Bank調(diào)度器可見或者不可見。Bank調(diào)度器從訪存請(qǐng)求寄存器堆中選取一個(gè)到達(dá)最早的訪存請(qǐng)求，將該訪存 請(qǐng)求的行做為激活行保存在激活行寄存器中，并將行信息等于激活行寄存器的訪存請(qǐng)求集 中調(diào)度。Bank調(diào)度器向DRAM調(diào)度器發(fā)出訪存請(qǐng)求，DRAM調(diào)度器對(duì)多個(gè)訪存請(qǐng)求同時(shí)響應(yīng)， 向DRAM調(diào)度器發(fā)出存儲(chǔ)器命令。當(dāng)訪存請(qǐng)求執(zhí)行完畢后，Bank調(diào)度器將該其有效位設(shè)置 為無(wú)效。 訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置進(jìn)行訪存請(qǐng)求調(diào)度的方法具體如下 (1)訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置初始化。 (2)接收來自處理器的訪存請(qǐng)求，將訪存請(qǐng)求保存到訪存請(qǐng)求寄存器堆中。訪存請(qǐng) 求的可見標(biāo)記設(shè)置為不可見。
(3)如果訪存請(qǐng)求寄存器堆滿，則阻塞處理器發(fā)出訪存請(qǐng)求。 (4)窗口約束電路檢查訪存請(qǐng)求寄存器堆中是否有讀訪存請(qǐng)求的可見標(biāo)記設(shè)置 為不可見，如有，如果訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器的數(shù)值小于窗口長(zhǎng)度寄存器，則將該讀請(qǐng)求設(shè)置為可 見，窗口約束電路將所有的寫請(qǐng)求設(shè)置為可見。 (5) Bank調(diào)度器對(duì)訪存請(qǐng)求寄存器堆中的可見訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，調(diào)度所采用的 優(yōu)先級(jí)順序?yàn)樾行畔⒌扔诩せ钚屑拇嫫鞯目梢娮x請(qǐng)求最高，行信息等于激活行的可見寫 請(qǐng)求其次，行信息不等于激活行寄存器的可見行請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)較弱，行信息不等于激活行 寄存器的可見寫請(qǐng)求的優(yōu)先級(jí)最低。 (6) Bank調(diào)度器將訪存請(qǐng)求的狀態(tài)位改為正在執(zhí)行。 (7)DRAM調(diào)度器響應(yīng)多個(gè)Bank調(diào)度器發(fā)出的訪存請(qǐng)求，向DRAM調(diào)度器發(fā)出存儲(chǔ)器 命令。 (8)訪存請(qǐng)求執(zhí)行完成后，Bank調(diào)度器將訪存請(qǐng)求的狀態(tài)位改為已執(zhí)行，將有效 位改為無(wú)效。 上述第(2) 、 (3)步作為訪存請(qǐng)求接收部分，第(4)步作為訪存請(qǐng)求加窗部分，其余 部分作為訪存請(qǐng)求調(diào)度部分，這三個(gè)部分的操作并行進(jìn)行，并且各個(gè)部分的操作是循環(huán)進(jìn) 行的。 從執(zhí)行流程上可以看出，該裝置有以下幾個(gè)特點(diǎn)首先，在進(jìn)行訪存請(qǐng)求調(diào)度之前 對(duì)訪存請(qǐng)求的Bank調(diào)度器的可見性進(jìn)行設(shè)置，在一個(gè)處理器發(fā)出的訪存請(qǐng)求序列中，Bank 調(diào)度器僅能對(duì)其中一部分可見訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，只有當(dāng)該部分可見訪存請(qǐng)求都被發(fā)送到 DRAM調(diào)度器以后，窗口約束電路才將其它部分的訪存請(qǐng)求設(shè)置為可見，Bank調(diào)度器也才能 對(duì)其它部分的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度。該加窗約束的訪存請(qǐng)求調(diào)度策略保證訪存請(qǐng)求不被Bank 調(diào)度器無(wú)限期推后調(diào)度，消除了由訪存請(qǐng)求調(diào)度引起的線程餓死，提高了多核處理器的最 低性能表現(xiàn)，保證了計(jì)算的實(shí)時(shí)性需求。其次，訪存調(diào)度采取了并行化的亂序調(diào)度，減少并 掩蓋了預(yù)充電行激活時(shí)間，提高了訪存帶寬。
權(quán)利要求一種訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置，包括若干個(gè)Bank的訪存請(qǐng)求寄存器堆和若干個(gè)Bank調(diào)度器以及DRAM調(diào)度器，其特征在于還包括若干個(gè)窗口約束電路，窗口約束電路中包含一個(gè)訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器及窗口長(zhǎng)度寄存器，訪存請(qǐng)求寄存器將Bank訪存請(qǐng)求寄存器堆中的寫請(qǐng)求設(shè)置為可見，訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器對(duì)進(jìn)入訪存請(qǐng)求寄存器堆的可見讀訪存請(qǐng)求進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器數(shù)值小于窗口長(zhǎng)度寄存器數(shù)值時(shí)，訪存請(qǐng)求寄存器中的不可見讀請(qǐng)求設(shè)置為可見，訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)值累計(jì)，當(dāng)訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器數(shù)值等于窗口長(zhǎng)度寄存器且訪存請(qǐng)求寄存器堆中的可見讀訪存請(qǐng)求都被執(zhí)行時(shí)，訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器歸零，窗口約束電路將訪存請(qǐng)求設(shè)置為Bank調(diào)度器可見，Bank調(diào)度器僅對(duì)可見的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，DRAM調(diào)度器根據(jù)Bank調(diào)度器的結(jié)果向DRAM調(diào)度器發(fā)送存儲(chǔ)器指令。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種訪存請(qǐng)求調(diào)度裝置，包括若干個(gè)Bank的訪存請(qǐng)求寄存器堆和若干個(gè)Bank調(diào)度器以及DRAM調(diào)度器，其特點(diǎn)是還包括若干個(gè)窗口約束電路，窗口約束電路中包含一個(gè)訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器及窗口長(zhǎng)度寄存器。由于在訪存請(qǐng)求調(diào)度電路中構(gòu)建了窗口約束電路，窗口約束電路保證Bank調(diào)度器一次僅能對(duì)有限數(shù)量的訪存請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度，可以防止個(gè)別地址局部性較差的訪存請(qǐng)求被Bank調(diào)度器無(wú)限期延后調(diào)度，消除了訪存請(qǐng)求亂序調(diào)度造成的線程餓死，提高了多核處理器的最低處理能力。
文檔編號(hào)G06F9/46GK201449602SQ20092003420
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者張盛兵, 張萌, 樊曉椏, 王黨輝, 田杭沛, 鄭然 , 高德遠(yuǎn), 魏廷存, 黃小平 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)