一種數(shù)據(jù)處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)據(jù)處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著圖形界面應(yīng)用的發(fā)展，之前內(nèi)存容量較小(K的數(shù)量級)的物理內(nèi)存已無法匹配程序的規(guī)模；針對該問題，一種解決方案是將程序分割成小塊，依次調(diào)入內(nèi)存，但這一方案實現(xiàn)復(fù)雜，效率較低；另一種解決方案是采用虛擬內(nèi)存，這樣，數(shù)據(jù)、堆棧的總的大小可以超過物理存儲器的大小，操作系統(tǒng)將當前使用的部分數(shù)據(jù)保留在內(nèi)存中，而將其他未被使用的部分數(shù)據(jù)保存在磁盤上，數(shù)據(jù)讀取過程中的地址映射和內(nèi)存訪問控制是由內(nèi)存管理單兀(Memory Management Unit, MMU)實現(xiàn)的。
[0003]MMU在進行地址映射和內(nèi)存訪問控制時，程序訪問存儲器所使用的邏輯地址為虛擬地址(Virtual Address, VA)，存儲器中存儲單元對應(yīng)的實際地址為物理地址(PhysicalAddress, PA);如果中央處理器(CPU, Central Processing Unit)集成了 MMU, CPU 發(fā)出的VA將被MMU截獲，MMU將VA轉(zhuǎn)換成PA，并將PA發(fā)送到CPU芯片的外部地址引腳上，也即將VA映射成PA，如圖1所示；
[0004]高級精簡指令集機器(Advanced RISC Machine, ARM)的MMU集成在CP15協(xié)處理器中，CP15協(xié)處理器的所有操作都是基于CPU寄存器和CP15寄存器之間交換數(shù)據(jù)來完成的；在ARM體系結(jié)構(gòu)下，由VA到PA的映射通常是通過兩級查表(Translat1n Table Walk)來完成的。如圖2所示，為兩級查表的過程示意圖，第一級和第二級頁表的頁大小分別為IM和4KB，其中，VA占用32位，VA[31:20]為第一級頁表的索弓I，VA[19:12]為第二級頁表的索引，VA[11:0]為頁內(nèi)偏移量；CP15協(xié)處理器的轉(zhuǎn)換表基址(Translat1n Table Base,TTB)寄存器中保存著第一級頁表的基地址(這里的基地址為物理地址)，第一級頁表是根據(jù)該基地址保存在物理內(nèi)存中的，之后，以VA[31:20]為索引在第一級頁表中查出一個頁表項，該頁表項中保存著第二級頁表的基地址，第二級頁表是根據(jù)該基地址保存在物理內(nèi)存中的，再之后，以VA[19:12]為索引，在第二級頁表中查出一個頁表項，該頁表項中保存著物理頁面的基地址，最后，根據(jù)該物理頁面的基地址以及頁內(nèi)偏移量VA[11:0]就可以得到具體的PA；
[0005]上述頁表項不僅保存著物理頁面的基地址，還保存著權(quán)限位和是否允許緩存的標志，因此，除上述地址映射步驟外，在CPU請求讀取數(shù)據(jù)的過程中，MMU還需要執(zhí)行另外兩個步驟，分別是權(quán)限位檢驗和是否允許緩存檢驗，其中，權(quán)限位檢驗就是檢查是否有訪問權(quán)限，如果沒有訪問權(quán)限，就通知CPU訪問異常，是否允許緩存檢驗是檢驗數(shù)據(jù)是否允許緩存；如果允許緩存，則從緩存中查找需要讀取的數(shù)據(jù)，否則，執(zhí)行從物理內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)的過程;
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中，上述內(nèi)存訪問的三個步驟是串行執(zhí)行的，也就是在CPU發(fā)出數(shù)據(jù)請求后，MMU依次執(zhí)行上述三個步驟，在第三個步驟執(zhí)行完畢后，再處理接下來的數(shù)據(jù)請求，執(zhí)行效率較低，成為虛擬內(nèi)存應(yīng)用的效率瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明實施例提供一種數(shù)據(jù)處理方法及裝置，用以解決現(xiàn)有的內(nèi)存訪問過程中，各訪問步驟串行執(zhí)行，導(dǎo)致訪問效率較低的問題。
[0008]本發(fā)明實施例提供的一種數(shù)據(jù)處理方法，包括:
[0009]確定流水線中的地址映射階段的工作執(zhí)行完畢；所述流水線用于為中央處理器CPU提供數(shù)據(jù)讀取服務(wù)，包括地址映射、權(quán)限位檢驗和是否允許緩存檢驗三個順次執(zhí)行的工作階段；
[0010]從流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線中進行處理；所述流水線等待隊列用于存儲所述CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)請求消息。
[0011 ] 可選地，所述方法還包括:
[0012]在接收到所述CPU發(fā)出的數(shù)據(jù)請求消息后，將所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線等待隊列末尾。
[0013]可選地，確定流水線中的地址映射階段的工作執(zhí)行完畢，包括:
[0014]確定多條流水線中至少一條流水線中的地址映射階段的工作執(zhí)行完畢；
[0015]從流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線中進行處理，包括:
[0016]從流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述至少一條流水線中的任意一條流水線中進行處理。
[0017]可選地，所述數(shù)據(jù)請求消息包括:所述CPU所請求的數(shù)據(jù)的虛擬地址VA。
[0018]可選地，所述方法還包括:
[0019]若所述流水線輸出的處理結(jié)果為不允許緩存，則根據(jù)將所述VA進行地址映射后的物理地址PA，從物理內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述CPU ；
[0020]若所述流水線輸出的處理結(jié)果為允許緩存，則根據(jù)所述VA，從緩存中查找數(shù)據(jù)，若在所述緩存中查找到了數(shù)據(jù)，則將查找到的所述數(shù)據(jù)發(fā)送給所述CPU，若沒有在所述緩存中查找到數(shù)據(jù)，則根據(jù)將所述VA進行地址映射后的PA，從物理內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，將讀取的數(shù)據(jù)寫入所述緩存中，并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述CPU。
[0021]本發(fā)明實施例提供的一種數(shù)據(jù)處理裝置，包括:
[0022]確定模塊，用于確定流水線中的地址映射階段的工作已執(zhí)行完畢；所述流水線用于為中央處理器CPU提供數(shù)據(jù)讀取服務(wù)，包括地址映射、權(quán)限位檢驗和是否允許緩存檢驗三個順次執(zhí)行的工作階段；
[0023]處理模塊，用于在流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線中進行處理；所述流水線等待隊列用于存儲所述CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)請求消息。
[0024]可選地，所述處理模塊還用于:
[0025]在接收到所述CPU發(fā)出的數(shù)據(jù)請求消息后，將所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線等待隊列末尾。
[0026]可選地，所述確定模塊具體用于:
[0027]確定多條流水線中至少一條流水線中的地址映射階段的工作執(zhí)行完畢；
[0028]所述處理模塊具體用于:
[0029]從流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的所述數(shù)據(jù)請求消息放入所述至少一條流水線中的任意一條流水線中進行處理。
[0030]可選地，所述數(shù)據(jù)請求消息包括:所述CPU所請求的數(shù)據(jù)的虛擬地址VA。
[0031 ] 可選地，所述處理模塊還用于:
[0032]若所述流水線輸出的處理結(jié)果為不允許緩存，則根據(jù)將所述VA進行地址映射后的物理地址PA，從物理內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述CPU ;若所述流水線輸出的處理結(jié)果為允許緩存，則根據(jù)所述VA，從緩存中查找數(shù)據(jù)，若在所述緩存中查找到了數(shù)據(jù)，則將查找到的所述數(shù)據(jù)發(fā)送給所述CPU，若沒有在所述緩存中查找到數(shù)據(jù)，則根據(jù)將所述VA進行地址映射后的PA，從物理內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，將讀取的數(shù)據(jù)寫入所述緩存中，并將讀取的數(shù)據(jù)發(fā)送給所述CPU。
[0033]本發(fā)明實施例中引入流水線為CPU提供數(shù)據(jù)讀取服務(wù)，在確定流水線中的地址映射階段的工作執(zhí)行完畢后，在用于存儲該CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)請求消息的流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線中進行處理；采用本發(fā)明實施例，可以在地址映射階段的工作執(zhí)行完畢后即開始同時處理下一條數(shù)據(jù)請求消息，而不必等到地址映射、權(quán)限位檢驗和是否允許緩存檢驗三個階段的工作都執(zhí)行完畢后才開始處理下一條數(shù)據(jù)請求消息，從而可以有效提高數(shù)據(jù)讀取的執(zhí)行效率。
【附圖說明】
[0034]圖1為本發(fā)明實施例提供的地址映射示意圖；
[0035]圖2為兩級查表的過程示意圖；
[0036]圖3為本發(fā)明實施例一提供的數(shù)據(jù)處理方法流程圖；
[0037]圖4為本發(fā)明實施例中的流水線各工作階段示意圖；
[0038]圖5為流水線中不同工作階段并發(fā)執(zhí)行的示意圖；
[0039]圖6為本發(fā)明實施例二提供的引入流水線技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法流程圖；
[0040]圖7為本發(fā)明實施例三提供的引入超標量和流水線技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法流程圖；
[0041]圖8為本發(fā)明實施例提供的數(shù)據(jù)處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0042]本發(fā)明實施例中弓丨入流水線為CPU提供數(shù)據(jù)讀取服務(wù)，在確定流水線中的地址映射階段的工作執(zhí)行完畢后，在用于存儲該CPU發(fā)送的數(shù)據(jù)請求消息的流水線等待隊列中取出一條數(shù)據(jù)請求消息，并將取出的數(shù)據(jù)請求消息放入所述流水線中進行處理；采用本發(fā)明實施例，可以在地址映射階段的工作執(zhí)行完畢后即開始同時處理下一條數(shù)據(jù)請求消息，而不必等到地址映射、權(quán)限位檢驗和是否允許緩存檢驗三個階段的工作都執(zhí)行完畢后才開始處理下