保存及存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元上下文的方法、設(shè)備及程序產(chǎn)品的制作方法
【專利說明】保存及存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元上下文的方法、設(shè)備及程序產(chǎn)品
[0001]優(yōu)先權(quán)串i青
[0002]本申請(qǐng)案主張2013年3月15日申請(qǐng)的題為“保存及恢復(fù)系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)上下文的方法及設(shè)備(METHOD AND APPARATUS TO SAVE AND RESTORE SYSTEM MEMORYMANAGEMENT UNIT (MMU) CONTEXTS) ”的第13/834，380號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)案以其全文引用的方式併入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般來說涉及集成電路設(shè)計(jì)。更具體來說，本發(fā)明涉及保存及恢復(fù)系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)轉(zhuǎn)譯上下文。
【背景技術(shù)】
[0004]驅(qū)動(dòng)單個(gè)用戶計(jì)算機(jī)的執(zhí)行的特征中的一者為計(jì)算機(jī)圖形。支持高性能計(jì)算機(jī)圖形不僅在計(jì)算機(jī)游戲及工作站中顯著，而且跨越個(gè)人計(jì)算機(jī)市場(chǎng)顯著。用于支持高性能計(jì)算機(jī)圖形的存儲(chǔ)器規(guī)格可能變成改進(jìn)的性能的瓶頸。
[0005]一種用于改進(jìn)或甚至優(yōu)化圖形裝置中的性能的技術(shù)是使用虛擬地址空間及物理地址空間。虛擬地址空間允許應(yīng)用程序根據(jù)需要使用更多的存儲(chǔ)器，而不考慮其他應(yīng)用程序的存儲(chǔ)器利用。應(yīng)用程序使用虛擬地址檢索及存儲(chǔ)指令及數(shù)據(jù)，且存儲(chǔ)器系統(tǒng)使用物理地址檢索及存儲(chǔ)物理存儲(chǔ)器中的指令及數(shù)據(jù)，以改進(jìn)或甚至優(yōu)化性能。因此，虛擬存儲(chǔ)器空間尋址與物理存儲(chǔ)器空間尋址之間的轉(zhuǎn)譯是由計(jì)算系統(tǒng)來執(zhí)行。因此，應(yīng)用程序及數(shù)據(jù)可在存儲(chǔ)器內(nèi)以及不同類型的存儲(chǔ)器之間移動(dòng)，而不必重新編碼應(yīng)用程序。
[0006]用于滿足高性能計(jì)算機(jī)圖形應(yīng)用程序的存儲(chǔ)器規(guī)格的另一種技術(shù)是使用虛擬機(jī)。虛擬機(jī)(VM)為執(zhí)行程序的機(jī)器(即，計(jì)算機(jī))的軟件實(shí)施方案(類似物理機(jī)器)。虛擬機(jī)可基于計(jì)算機(jī)架構(gòu)的規(guī)格及提供虛擬環(huán)境的現(xiàn)實(shí)世界計(jì)算機(jī)(包含虛擬存儲(chǔ)器)的功能。隨著技術(shù)發(fā)展，虛擬存儲(chǔ)器(就虛擬化來說)將過量使用存儲(chǔ)器來管理一個(gè)物理計(jì)算機(jī)上的多個(gè)虛擬機(jī)之間的存儲(chǔ)器共享。舉例來說，過量使用存儲(chǔ)器可提供大于可用物理地址空間的虛擬地址空間。
[0007]例如虛擬存儲(chǔ)器及虛擬機(jī)等技術(shù)可能不被無線移動(dòng)裝置所支持。如本文所描述，無線移動(dòng)裝置包含(但不限于)移動(dòng)電話、手持式個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)單元、便攜式數(shù)據(jù)單元(例如，個(gè)人數(shù)據(jù)助理)、具GPS功能的裝置、導(dǎo)航裝置、機(jī)頂盒、音樂播放器、視頻播放器、娛樂單元、固定位置數(shù)據(jù)單元(例如，儀表讀取裝備)，或存儲(chǔ)或檢索數(shù)據(jù)或計(jì)算機(jī)指令的任何其他電池供電裝置，或其任何組合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種無線移動(dòng)裝置包含圖形處理單元(GPU)、存儲(chǔ)器，及耦合到存儲(chǔ)器及所述GPU的系統(tǒng)MMU。所述系統(tǒng)MMU包含多個(gè)硬件資源。所述系統(tǒng)MMU還包含硬件控制器，所述硬件控制器經(jīng)配置以恢復(fù)與通過所述GPU的執(zhí)行線程發(fā)布的內(nèi)容的存取流相關(guān)聯(lián)的硬件資源。當(dāng)與內(nèi)容的所述存取流相關(guān)聯(lián)的所述硬件資源并未存儲(chǔ)在所述多個(gè)硬件資源中的一者內(nèi)時(shí)，可將所述相關(guān)聯(lián)的硬件資源從所述存儲(chǔ)器恢復(fù)到所述多個(gè)硬件資源的物理硬件資源中。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，描述一種用于在系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)內(nèi)進(jìn)行硬件輔助的上下文組恢復(fù)的方法。所述方法包含當(dāng)與通過圖形處理單元(GPU)的執(zhí)行線程發(fā)布的內(nèi)容的存取流相關(guān)聯(lián)的硬件資源并未存儲(chǔ)在多個(gè)物理硬件資源中的一者內(nèi)時(shí)，收回所述多個(gè)物理硬件資源中的選定的物理硬件資源。所述方法還包含將與內(nèi)容的所述存取流相關(guān)聯(lián)的所述硬件資源從存儲(chǔ)器恢復(fù)到所述多個(gè)物理硬件資源中的所述選定的物理硬件資源中。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種無線移動(dòng)裝置包含圖形處理單元(GPU)、存儲(chǔ)器，及耦合到所述存儲(chǔ)器及所述GPU的系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)。所述系統(tǒng)MMU包含多個(gè)硬件資源。所述系統(tǒng)MMU還包含用于恢復(fù)與通過所述GPU的執(zhí)行線程發(fā)布的內(nèi)容的存取流相關(guān)聯(lián)的硬件資源的裝置。當(dāng)與內(nèi)容的所述存取流相關(guān)聯(lián)的所述硬件資源并未存儲(chǔ)在所述多個(gè)硬件資源中的一者內(nèi)時(shí)，可將所述相關(guān)聯(lián)的硬件資源從所述存儲(chǔ)器恢復(fù)到所述多個(gè)硬件資源的物理硬件資源中。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一額外方面，描述一種用于無線移動(dòng)裝置的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含具有記錄于其上的程序代碼的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀媒體。所述程序代碼包含用以進(jìn)行以下操作的程序代碼:當(dāng)與通過圖形處理單元(GPU)的執(zhí)行線程發(fā)布的內(nèi)容的存取流相關(guān)聯(lián)的硬件資源并未存儲(chǔ)在多個(gè)物理硬件資源中的一者內(nèi)時(shí)，收回所述多個(gè)物理硬件資源中的選定的物理硬件資源。所述程序代碼還包含用以進(jìn)行以下操作的程序代碼:將與內(nèi)容的所述存取流相關(guān)聯(lián)的所述硬件資源從存儲(chǔ)器恢復(fù)到所述多個(gè)物理硬件資源中的所述選定的物理硬件資源中。
[0012]下文將描述本發(fā)明的額外特征及優(yōu)點(diǎn)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可以容易地利用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的相同目的的其它結(jié)構(gòu)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)認(rèn)識(shí)到，此類等效構(gòu)造并不脫離如在所附權(quán)利要求書中闡述的本發(fā)明的教示。被認(rèn)為是本發(fā)明的特性的新穎特征(關(guān)于其組織及操作方法兩者)以及其它目標(biāo)及優(yōu)點(diǎn)在結(jié)合附圖考慮時(shí)將從以下描述來更好地理解。然而，應(yīng)明確地理解，附圖中的每一個(gè)圖僅出于說明及描述的目的而提供并且并不希望作為對(duì)本發(fā)明的限制的定義。
【附圖說明】
[0013]為了更完整地理解本發(fā)明，現(xiàn)參考結(jié)合附圖進(jìn)行的以下描述。
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的無線移動(dòng)裝置的框圖，所述無線移動(dòng)裝置包含具有圖形處理單元(GPU)的多處理器系統(tǒng)。
[0015]圖2為進(jìn)一步說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的圖1的圖形處理單元(GPU)的框圖。
[0016]圖3為進(jìn)一步說明根據(jù)本發(fā)明的另一方面的圖2的系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)的框圖。
[0017]圖4為展示根據(jù)本發(fā)明的說明性方面的用于保存及恢復(fù)系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)上下文的方法的過程流程圖。
[0018]圖5為展示可有利地使用本發(fā)明的一方面的示范性無線通信系統(tǒng)的框圖。
[0019]圖6為說明根據(jù)本發(fā)明的一方面的用于半導(dǎo)體組件的電路、布局及邏輯設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)工作站的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下文結(jié)合附圖闡述的詳細(xì)描述既定作為對(duì)各種配置的描述，且并不希望表示可實(shí)踐本文所描述的概念的僅有配置。詳細(xì)描述包含特定細(xì)節(jié)以用于提供對(duì)各種概念的透徹理解的目的。然而，對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將顯而易見的是，可在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐這些概念。在一些情況下，以框圖形式展示眾所周知的結(jié)構(gòu)及組件以便避免混淆此類概念。如本文所描述，對(duì)術(shù)語“及/或”的使用既定表示“包含性或”，且對(duì)術(shù)語“或”的使用既定表示“排它性或”。
[0021]基于圖形的用戶友好應(yīng)用程序及操作系統(tǒng)的發(fā)展大大地增加了計(jì)算機(jī)中的圖形的使用。計(jì)算機(jī)組件制造商已開發(fā)專業(yè)化圖形處理單元(GPU)從而將來自中央處理單元(CPU)的強(qiáng)烈的圖形計(jì)算需求中的一些需求分擔(dān)給這些專業(yè)化GPU。常規(guī)計(jì)算系統(tǒng)可將這些GPU實(shí)施為外圍裝置。舉例來說，可在外圍組件互連(PCI)兼容卡上實(shí)施GPU，所述兼容卡包含卡自身上的本地圖形存儲(chǔ)器(在本文中還被稱作視頻存儲(chǔ)器)。此本地視頻存儲(chǔ)器使得GPU能夠更快速地處理圖形。
[0022]在GPU的操作期間，通過一組不相交的內(nèi)部寄存器、Z緩沖器上下文、幀緩沖器內(nèi)容及紋理圖存儲(chǔ)緩沖器存儲(chǔ)GPU的當(dāng)前狀態(tài)及上下文。可通過執(zhí)行上下文切換使得一或多個(gè)GPU在多個(gè)應(yīng)用程序當(dāng)中共享。也就是說，GPU的高效共享實(shí)際上涉及在不同的GPU上下文之間切換，此情形可為具有挑戰(zhàn)性的。單個(gè)操作系統(tǒng)圖像內(nèi)的上下文切換涉及通過軟件(例如，操作系統(tǒng))編排的數(shù)個(gè)串行步驟。當(dāng)操作完成時(shí)，GPU自主地保存及恢復(fù)內(nèi)部狀態(tài)且通知操作系統(tǒng)。
[0023]可執(zhí)行GPU操作期間的地址轉(zhuǎn)譯以為客戶端請(qǐng)求者提供對(duì)其相應(yīng)當(dāng)前狀態(tài)及GPU上下文的存取。GPU可包含提供地址轉(zhuǎn)譯的系統(tǒng)存儲(chǔ)器管理單元(MMU)。明確地說，系統(tǒng)MMU可提供