一种提高访问片外存储器的效率的方法、设备及介质与流程

本发明涉及多核处理器领域，更具体地，特别是指一种提高访问片外存储器的效率的方法、计算机设备及可读介质。

背景技术：

存储墙问题，即处理器内核的时钟频率和性能以极快的速度增长，但是主存的访问速度(dram)的增长却要慢的多，计算能力、存储容量、i/o速度之间越来越不匹配的现象。目前计算机体系结构采用大量的片内ram(随机存储器)来减缓存储墙的问题。

在当代微处理器中，通过使用片上存储已经避免了大量的存储延迟，许多先进的技术也帮助消除或隐藏一小部分的存储延迟。片上存储技术提出将处理器与存储器做在同一块芯片上，这样可使访存延时大量减少，存储器带宽增加50-100倍以上。但是，采用传统逻辑工艺的情形下，dram单元存储密度仅能达到优化的dram工艺的5～25％，这样就造成芯片面积的大量占用。并且目前片外访存通信代价大、速度慢，这使得存储系统成为系统性能瓶颈的主要问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种提高访问片外存储器的效率的方法、计算机设备及计算机可读存储介质，通过交叉缓存提高了通讯效率，通过给每个单核处理器设置对应的片外存储器提高了多核处理器访问片外存储器的效率。

基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种提高访问片外存储器的效率的方法，包括如下步骤：对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器；在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存；响应于接收到处理任务，将任务分配到对应的单核处理器，并将单核处理器中的任务的数据分配到所述单核处理器对应的片外存储器；以及将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中。

在一些实施方式中，所述对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器包括：对每个单核处理器配置由所述单核处理器管理的片外存储器，并在所述单核处理器和所述片外存储器之间设置缓存。

在一些实施方式中，所述在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存包括：依次判断两个缓存之间是否存在交叉缓存；以及响应于所述两个缓存之间不存在交叉缓存，在所述两个缓存之间创建交叉缓存。

在一些实施方式中，所述将单核处理器中的任务的数据分配到所述单核处理器对应的片外存储器包括：对所述片外存储器统一编址，根据变量类型分配所述任务到对应的存储地址。

在一些实施方式中，所述将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中包括：基于交互对象将共享信息和/或交互数据分配到对应的缓存的预定地址中；以及响应于所述任务执行，将所述共享信息和/或交互数据加载到所述交叉缓存中。

本发明实施例的另一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器；在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存；响应于接收到处理任务，将任务分配到对应的单核处理器，并将单核处理器中的任务的数据分配到所述单核处理器对应的片外存储器；以及将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中。

在一些实施方式中，所述对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器包括：对每个单核处理器配置由所述单核处理器管理的片外存储器，并在所述单核处理器和所述片外存储器之间设置缓存。

在一些实施方式中，所述在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存包括：依次判断两个缓存之间是否存在交叉缓存；以及响应于所述两个缓存之间不存在交叉缓存，在所述两个缓存之间创建交叉缓存。

在一些实施方式中，所述将单核处理器中的任务的数据分配到所述单核处理器对应的片外存储器包括：对所述片外存储器统一编址，根据变量类型分配所述任务到对应的存储地址。

本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。

本发明具有以下有益技术效果：通过交叉缓存提高了通讯效率，通过给每个单核处理器设置对应的片外存储器提高了多核处理器访问片外存储器的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明提供的提高访问片外存储器的效率的方法的实施例的示意图；

图2为本发明提供的提高访问片外存储器的效率的方法的实施例的系统结构示意图；

图3为本发明提供的提高访问片外存储器的效率的方法的实施例的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种提高访问片外存储器的效率的方法的实施例。图1示出的是本发明提供的提高访问片外存储器的效率的方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：

s1、对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器；

s2、在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存；

s3、响应于接收到处理任务，将任务分配到对应的单核处理器，并将单核处理器中的任务的数据分配到单核处理器对应的片外存储器；以及

s4、将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中。

对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器。在一些实施方式中，所述对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器包括：对每个单核处理器配置由所述单核处理器管理的片外存储器，并在所述单核处理器和所述片外存储器之间设置缓存。

在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存。在一些实施方式中，所述在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存包括：依次判断两个缓存之间是否存在交叉缓存；以及响应于所述两个缓存之间不存在交叉缓存，在所述两个缓存之间创建交叉缓存。

图2示出的是本发明提供的提高访问片外存储器的效率的方法的实施例的系统结构示意图。如图2所示，系统1包括多个risc-v单核处理器11、12、13和14，多个片外存储器21、22、23和24，多个缓存a、b、c和d。risc-v单核处理器、片外存储器和缓存都是对应设置，例如，risc-v单核处理器11对应配置有片外存储器21，在risc-v单核处理器11和片外存储器21之间设置有缓存a。缓存a和缓存b之间设置有交叉缓存ab，缓存a和缓存c之间设置有交叉缓存ac，其他交叉缓存也类似设置。

risc-v单核处理器指的是基于risc-v指令的单流水线处理器。处理器访问片外的dram，为了提高访存效率可以采用缓存暂时存储部分数据。dram即系统的主存储器，用于存储系统运行时的程序及数据存储，每个处理器拥有自己单独的存储器，存储器统一编址。缓存之间需要交互的数据暂时存储在交叉缓存中，交叉缓存可以使得不同处理器上运行的任务之间进行数据交互。

将任务分配到对应的单核处理器，并将单核处理器中的任务的数据分配到单核处理器对应的片外存储器。在一些实施方式中，所述将单核处理器中的任务的数据分配到所述单核处理器对应的片外存储器包括：对所述片外存储器统一编址，根据变量类型分配所述任务到对应的存储地址。

将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中。在一些实施方式中，所述将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中包括：基于交互对象将共享信息和/或交互数据分配到对应的缓存的预定地址中；以及响应于所述任务执行，将所述共享信息和/或交互数据加载到所述交叉缓存中。

将risc-v单核处理器11作为主处理器，负责加载操作系统，并启动其他三个单核处理器。系统准备完毕后，操作系统负责加载应用程序，根据程序特点分配任务到各个risc-v单核处理器，各个任务所需要的数据被分配到所在处理器管理的dram，任务之间的共享信息或者交互数据，按照相互关系分配到各个risc-v单核处理器缓存相连的交叉缓存。

本发明实施例中的risc-v单核处理器在执行任务时可以直接采用对应的缓存和片外存储器，如果遇到需要与其他处理器或缓存交互的情形，可以通过交叉缓存直接进行交互，交互效率大大提升。

需要特别指出的是，上述提高访问片外存储器的效率的方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于提高访问片外存储器的效率的方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。

基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行以实现如下步骤：s1、对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器；s2、在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存；s3、响应于接收到处理任务，将任务分配到对应的单核处理器，并将单核处理器中的任务的数据分配到单核处理器对应的片外存储器；以及s4、将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中。

在一些实施方式中，所述对多核处理器中的每个单核处理器配置对应的缓存和片外存储器包括：对每个单核处理器配置由所述单核处理器管理的片外存储器，并在所述单核处理器和所述片外存储器之间设置缓存。

在一些实施方式中，所述在每两个缓存之间设置对应的交叉缓存包括：依次判断两个缓存之间是否存在交叉缓存；以及响应于所述两个缓存之间不存在交叉缓存，在所述两个缓存之间创建交叉缓存。

在一些实施方式中，所述将单核处理器中的任务的数据分配到所述单核处理器对应的片外存储器包括：对所述片外存储器统一编址，根据变量类型分配所述任务到对应的存储地址。

在一些实施方式中，所述将不同单核处理器的任务之间的共享信息和/或交互数据分配到对应的交叉缓存中包括：基于交互对象将共享信息和/或交互数据分配到对应的缓存的预定地址中；以及响应于所述任务执行，将所述共享信息和/或交互数据加载到所述交叉缓存中。

如图3所示，为本发明提供的上述提高访问片外存储器的效率的方法的一个实施例的硬件结构示意图。

以如图3所示的装置为例，在该装置中包括一个处理器301以及一个存储器302，并还可以包括：输入装置303和输出装置304。

处理器301、存储器302、输入装置303和输出装置304可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。

存储器302作为一种非易失性计算机可读存储介质，可用于存储非易失性软件程序、非易失性计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的提高访问片外存储器的效率的方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非易失性软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的提高访问片外存储器的效率的方法。

存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据提高访问片外存储器的效率的方法的使用所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至本地模块。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置303可接收输入的用户名和密码等信息。输出装置304可包括显示屏等显示设备。

一个或者多个提高访问片外存储器的效率的方法对应的程序指令/模块存储在存储器302中，当被处理器301执行时，执行上述任意方法实施例中的提高访问片外存储器的效率的方法。

执行上述提高访问片外存储器的效率的方法的计算机设备的任何一个实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序。

最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，提高访问片外存储器的效率的方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(rom)或随机存储记忆体(ram)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。

此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。

此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。

此外，应该明白的是，本文的计算机可读存储介质(例如，存储器)可以是易失性存储器或非易失性存储器，或者可以包括易失性存储器和非易失性存储器两者。作为例子而非限制性的，非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦写可编程rom(eeprom)或快闪存储器。易失性存储器可以包括随机存取存储器(ram)，该ram可以充当外部高速缓存存储器。作为例子而非限制性的，ram可以以多种形式获得，比如同步ram(dram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据速率sdram(ddrsdram)、增强sdram(esdram)、同步链路dram(sldram)、以及直接rambusram(drram)。所公开的方面的存储设备意在包括但不限于这些和其它合适类型的存储器。

本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。

结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块和电路可以利用被设计成用于执行这里功能的下列部件来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立门或晶体管逻辑、分立的硬件组件或者这些部件的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但是可替换地，处理器可以是任何传统处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如，dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器结合dsp和/或任何其它这种配置。

结合这里的公开所描述的方法或算法的步骤可以直接包含在硬件中、由处理器执行的软件模块中或这两者的组合中。软件模块可以驻留在ram存储器、快闪存储器、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域已知的任何其它形式的存储介质中。示例性的存储介质被耦合到处理器，使得处理器能够从该存储介质中读取信息或向该存储介质写入信息。在一个替换方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在asic中。asic可以驻留在用户终端中。在一个替换方案中，处理器和存储介质可以作为分立组件驻留在用户终端中。

在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(dsl)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、dsl或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(cd)、激光盘、光盘、数字多功能盘(dvd)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。