本申請(qǐng)涉及芯片，具體涉及一種cache數(shù)據(jù)處理裝置、cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及芯片。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中，cache(高速緩沖存儲(chǔ)器)作為cpu與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元之間的重要橋梁，扮演著減少訪問延后、提升系統(tǒng)性能的關(guān)鍵角色。在多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行和大數(shù)據(jù)處理及實(shí)時(shí)系統(tǒng)等領(lǐng)域，隨著數(shù)據(jù)處理量的激增，cache不僅需要快速處理海量的讀寫請(qǐng)求，還需有效管理潛在的數(shù)據(jù)讀寫沖突，以保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性。

2、目前，現(xiàn)有的cache數(shù)據(jù)讀寫方法中普遍采用流水線處理的方式。在流水線中，一個(gè)命令被分解為多個(gè)操作，每個(gè)操作在不同的流水級(jí)執(zhí)行，其中，一個(gè)流水級(jí)的操作在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。當(dāng)出現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫沖突時(shí)，即多個(gè)指令同時(shí)請(qǐng)求進(jìn)行讀或?qū)憰r(shí)，由于同一個(gè)流水級(jí)內(nèi)無法同時(shí)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?，一般需要暫停流水線，后續(xù)指令在遇到讀寫沖突時(shí)必須等待，以確保數(shù)據(jù)的一致性和正確性。

3、然而，整個(gè)流水線被暫停，后續(xù)流水級(jí)的執(zhí)行就會(huì)被迫延后，這大大影響了cache的訪問效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Ncache數(shù)據(jù)處理裝置、cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及芯片，通過邏輯控制單元用于在流水線處理單元的當(dāng)前流水級(jí)執(zhí)行讀命令的執(zhí)行結(jié)果為讀取數(shù)據(jù)miss的情況下，判斷當(dāng)前流水級(jí)的下一流水級(jí)是否有在先命令需要將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)，若有，則控制下一流水級(jí)執(zhí)行一在先命令，能夠利用在讀取數(shù)據(jù)miss的情況下不用從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)提前執(zhí)行一在先命令的數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氩僮鳎⑶掖藭r(shí)不會(huì)產(chǎn)生讀寫沖突，從而提高cache的訪問效率。

2、為解決上述問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┤缦录夹g(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種cache數(shù)據(jù)處理裝置，包括流水線處理單元和邏輯控制單元，

4、所述流水線處理單元包括多個(gè)流水級(jí)；

5、所述流水線處理單元用于接收讀命令，并采用所述流水級(jí)按照流水線的方式執(zhí)行所述讀命令；

6、所述邏輯控制單元用于在所述流水線處理單元的當(dāng)前流水級(jí)執(zhí)行所述讀命令的執(zhí)行結(jié)果為讀取數(shù)據(jù)miss的情況下，判斷下一流水級(jí)的執(zhí)行時(shí)間內(nèi)所述流水線處理單元是否有在先命令需要將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)，若有，則控制執(zhí)行所述在先命令，將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)，其中，所述當(dāng)前流水級(jí)和所述下一流水級(jí)為依序執(zhí)行的相鄰流水級(jí)。

7、在一些實(shí)施方式中，在所述當(dāng)前流水級(jí)確定所述讀命令的執(zhí)行結(jié)果為hit，且所述邏輯控制單元確定所述下一流水級(jí)處理所述讀命令存在讀寫沖突的情況下，所述邏輯控制單元還用于控制再一流水級(jí)從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取所述讀命令對(duì)應(yīng)的讀數(shù)據(jù)，所述下一流水級(jí)和所述再一流水級(jí)為依序執(zhí)行的相鄰流水級(jí)。

8、在一些實(shí)施方式中，在所述當(dāng)前流水級(jí)確定所述讀命令的執(zhí)行結(jié)果為hit，且所述邏輯控制單元確定所述下一流水級(jí)處理所述讀命令不存在讀寫沖突的情況下，所述邏輯控制單元還用于控制所述下一流水級(jí)從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取所述讀命令對(duì)應(yīng)的讀數(shù)據(jù)。

9、在一些實(shí)施方式中，所述流水線處理單元還用于接收寫命令，并采用所述流水級(jí)按照所述流水線的方式執(zhí)行所述寫命令；

10、所述邏輯處理單元還用于在所述流水線處理單元的當(dāng)前流水級(jí)執(zhí)行所述寫命令的執(zhí)行結(jié)果為hit，且所述邏輯控制單元確定所述當(dāng)前流水級(jí)的下一流水級(jí)處理所述寫命令存在讀寫沖突的情況下，控制所述當(dāng)前流水級(jí)的再一流水級(jí)將所述寫命令對(duì)應(yīng)的寫數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，其中，所述當(dāng)前流水級(jí)和所述下一流水級(jí)為依序執(zhí)行的相鄰流水級(jí)，所述下一流水級(jí)和所述再一流水級(jí)為依序執(zhí)行的相鄰流水級(jí)。

11、在一些實(shí)施方式中，在所述當(dāng)前流水級(jí)確定所述寫命令的執(zhí)行結(jié)果為hit，且所述邏輯控制單元確定所述下一流水級(jí)處理所述寫命令不存在讀寫沖突的情況下，所述邏輯控制單元還用于控制所述下一流水級(jí)將所述寫數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

12、在一些實(shí)施方式中，在所述當(dāng)前流水級(jí)確定所述寫命令的執(zhí)行結(jié)果為未hit，并且cache為寫滿的狀態(tài)的情況下，所述邏輯處理單元還用于在確定所述下一流水級(jí)處理所述寫命令存在讀寫沖突的情況下，控制所述當(dāng)前流水級(jí)對(duì)所述寫命令延時(shí)一個(gè)時(shí)鐘周期，然后控制第二下一級(jí)流水線讀出替換數(shù)據(jù)，并控制所述再一流水級(jí)將所述寫數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

13、在一些實(shí)施方式中，在所述當(dāng)前流水級(jí)確定所述寫命令的執(zhí)行結(jié)果為未hit，并且cache為寫滿的狀態(tài)的情況下，所述邏輯處理單元還用于在確定所述下一流水級(jí)處理所述寫命令不存在讀寫沖突的情況下，控制所述下一流水級(jí)從所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀出待替換數(shù)據(jù)，并控制所述再一流水級(jí)將所述寫數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

14、在一些實(shí)施方式中，在所述當(dāng)前流水級(jí)執(zhí)行所述寫命令的執(zhí)行結(jié)果為未hit，并且cache為寫滿的狀態(tài)的情況下，所述邏輯處理單元還用于在確定所述下一流水級(jí)處理所述寫命令不存在讀寫沖突的情況下，控制所述下一流水級(jí)將所述寫數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

15、在一些實(shí)施方式中，在所述流水線處理單元的當(dāng)前流水級(jí)執(zhí)行所述寫命令的執(zhí)行結(jié)果為未hit，并且cache為寫滿的狀態(tài)的情況下，所述邏輯處理單元還用于在確定所述下一流水級(jí)處理所述寫命令存在讀寫沖突的情況下，控制所述再一流水級(jí)將所述寫數(shù)據(jù)寫入所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。

16、第二方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及如第一方面所述的cache數(shù)據(jù)處理裝置。

17、第三方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種芯片，包括如第二方面所述的cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

18、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Ncache數(shù)據(jù)處理裝置、cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及芯片，本申請(qǐng)通過邏輯控制單元用于在流水線處理單元的當(dāng)前流水級(jí)執(zhí)行讀命令的執(zhí)行結(jié)果為讀取數(shù)據(jù)miss的情況下，判斷當(dāng)前流水級(jí)的下一流水級(jí)是否有在先命令需要將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)，若有，則控制下一流水級(jí)執(zhí)行一在先命令，能夠利用在讀取數(shù)據(jù)miss的情況下不用從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)執(zhí)行一在先命令的數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氩僮?，并且此時(shí)不會(huì)產(chǎn)生讀寫沖突，從而提高cache的訪問效率。

技術(shù)特征：

1.一種cache數(shù)據(jù)處理裝置，其特征在于，包括流水線處理單元和邏輯控制單元，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，

10.一種cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元以及如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的cache數(shù)據(jù)處理裝置。

11.一種芯片，其特征在于，包括如權(quán)利要求10所述的cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種Cache數(shù)據(jù)處理裝置、Cache數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及芯片，該裝置包括流水線處理單元和邏輯控制單元；流水線處理單元用于接收讀命令；邏輯控制單元用于在當(dāng)前流水級(jí)的執(zhí)行結(jié)果為讀取數(shù)據(jù)miss的情況下，判斷下一流水級(jí)是否有在先命令需要將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)，若有則控制下一流水級(jí)執(zhí)行一在先寫命令。本申請(qǐng)通過在讀取數(shù)據(jù)miss的情況下，若有在先命令需要將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元或從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)則控制下一流水級(jí)執(zhí)行一在先命令，能夠利用在讀取數(shù)據(jù)miss的情況下不用從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元中讀取數(shù)據(jù)的特點(diǎn)提前執(zhí)行一在先命令的數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氩僮?，從而提高Cache的訪問效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張學(xué)利,趙周
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都云豹?jiǎng)?chuàng)芯智能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8