TWI236592B - Method and system of managing virtualized physical memory in a multi-processor system - Google Patents

Description

1236592 玖、發明説明·· 【發明所屬之技術領域】 本發明通常相關於資料處理，尤其相關在一資料處理系 統中管理實體記憶體，本發明又尤其相關於用以從作業系 統控制，自治地在一資料處理系統中管理實體記憶體之方 法及系統。 【先前技術】 在電腦系統中，習慣上在處理器產生的記憶體位址與該 系統的實體記憶體中一特定區域間會有一對一的對應關 係，此將作業系統及應用程式限制至該系統中所安裝實際 實體記憶體所決定的位址空間。此外，許多現代電腦系統 執行多重同時發生任務或處理，其各具自身位址空間，尤 其由於許多處理在任何已知時間只使用其一小部分位址空 間，如全數記憶體專屬於各任務及作業系統將極昂貴。現 代電腦系統已透過的使用克服此限制，該虛擬記憶體一轉 換表，用以將程式位址（或虛擬位址）映射至真實記憶體位 址。虛擬記憶體容許一程式執行於任何顯然為大型、毗鄰、 實體記憶體的位址空間（整個專屬於該程式），惟在真實中， -虛擬記憶體系統中的可用實體記體係在多個程式或過程 間共旱’-過私中所使用的複數個虛擬位址由電腦硬體及 軟體的組合轉換成實體記憶體的複數個真實位址，此過程 稱為記憶體映射或位址轉換。 在虛擬記憶體系統中’極普遍由作業系統軟體_執行 記憶體的分配，作業系統的_功能係確保—程式目前正使 86850 1236592 用的資料及碼在主記憶體中，並確保轉換表可正確地將虛 擬位址映射至真實位址。此需要中斷指令順序，俾使特^ 核心碼可將實體記憶體分配至正存取的區域，俾使正常程 式流可换误地繼續。此用以分配實體記憶體的中斷及核心 處理需要重量級的處理時間，並混亂經由cpu的指令正常 輸送。 在電腦系統操作中重配置實體記憶體時，在作業系統管 理實體記憶體的負擔會增加，增加或減少實體記憶體大小 情形中，或在系統操作期間替換記憶體模組時（例如，在要 求替換的記憶體模組中發生失敗），即要求〇s暫時中斷正處 理的工作，修正轉換表中的系統記憶體配置資訊，及使用 改過的實體位址，從壞記憶體元件將資料存至磁碟，然後 重配置其餘的以思體元件。若已移除一記憶體元件，⑽則 必心、使4移除7C件的實體位址空間無效，並維持無效位址 二門俾未说使用此空間，主要在該記憶體系統的可定址 :間内田下未可使用的空間區塊。然後作業系統必須將邏 ~ =址映射至實體位址，以避免具壞記憶體位置的複數頁， $門碭增加0S的經常支出，並使記憶體的控制複雜化。 h要的乃是用於實體記憶體控制的方法及系、统，其能解 $先則技勢的上述問题，並視需要而快速且有效率地實作 貫體記憶體的動態重配置。 【發明内容】 相關申請案 t明相1關於以下共同受讓、待審美國專利申請案：序 86850 1236592 號 10/_(檔案第 AUS920020200US1)，名稱為"Method and System of Managing Virtualized Physical Memory in a Memory Controller and Processor System(於記憶體控制器及 處理器系統中管理虛擬化實體記憶體之方法及系統）”，並 於2002年_月申請；序號10/ (樓案第 AUS920020202US1)，名稱為"Method and System of

Managing Virtualized Physical Memory in a Data Processing System(於資料處理系統中管理虛擬化實體記憶體之方法及 系統）”，並於2002年_月申請。上述申請案的内容以引用 方式併入本文以供參考。 根據一較佳實例，提供在一多處理器系統中管理虛凝化 貝骨豆$己憶體的方法及系統’一多處理器系統搞合至一實體 $己te f豆系統’其具有複數個記憶體模組，用以將資料儲存 成複數個記憶體區塊，各記憶體區塊包括實體記憶體的田比 鄰位元組；多處理器系統尚耦合至至少一記憶體控制器， 其中至少一記憶體控制器之各記憶體控制器藉由寫入及讀 取記憶體區塊而回應記憶體存取，該記憶體區塊儲存於其 中搞合的至少一記憶體模組内。該多處理器系統包括至少 一處理器元件，用以產生記憶體存取用於其中資料的讀取 及寫入’該記憶體存取包括與實體記憶體系統的記憶體位 置相關聯的真貫位址。一處理器元件内的暫存器且有一第 一欄，其儲存一 FROM真實位址，對應至其中耦合複數個記 憶體模組的第一記憶體模組，其中將耦合至第一記憶體模 組的第一記憶體控制器程式化，以回應定址於Fr〇m真實位 86850 1236592 址的記憶體請求，該暫存器具有一第二欄，其儲存一 το真 實位址，對應至其中耦合複數個記憶體模組的第二記憶體 模組，其中將耦合至第二記憶體模組的第二記憶體控制器 程式化，以回應定址於TO真實位址的記憶體請求。提供該 處理器元件内的移動引擎，其回應正修改第一及第二記憶 體模組配置，而根據FROM真實位址及TO真實位址，將複 數個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模 組。在移動引擎正將複數個記憶體區塊從第一記憶體模組 複製至第二記憶體模組之時間期間，該處理器元件内的映 射引擎回應處理器元件要求一寫入記憶體請求，其定址於 第一欄或第二欄之一所儲存真實位址，而發出定址於FROM 真實位址及TO真實位址之寫入記憶體請求，該映射引擎並 在移動引擎正將複數個記憶體區塊從第一記憶體模組複製 至第二記憶體模組之時間期間後，將第二記憶體控制器再 程式化，以回應定址於FROM真實位址之記憶體請求。 一替代實例中，在移動引擎正將複數個記憶體區塊從第 一記憶體模組複製至第二記憶體模組之時間期間，該映射 引擎回應處理器元件要求定址於FROM真實位址之寫入記憶 體請求，而發出定址於FROM真實位址及TO真實位址之寫 入記憶體請求。 另一替代實例中，在移動引擎將複數個記憶體區塊從第 一記憶體模組複製至第二記憶體模組的時間期間後，在該 映射引擎致能第二記憶體控制器以回應定址於FROM真實位 址的記憶體存取之後，將第一記憶體模組從實體記憶體系 86850 -10- 1236592 統移除。 又另一替代實例中，在移動引擎將複數個記憶體區塊從 第一記憶體模組複製至第二記憶體模組的時間期間之前， FROM真實位址係在實體記憶體系統的目前可定址空間内。 又另一替代實例中，在移動引擎將複數個記憶體區塊從 第一記憶體模組複製至第二記憶體模組的時間期間之前， 將第二記憶體模組***貫體記憶體系統中。 又另一替代實例中，在移動引擎將複數個記憶體區塊從 第一記憶體模組複製至第二記憶體模組的時間期間之前， FROM真實位址係在實體記憶體系統的目前可定址空間之 外。 【實施方式】 茲參照至附圖，尤其參照至圖1，根據本發明一實例，以 高階方塊圖說明一多處理器（MP)資料處理系統，其支援虛 擬化實體記憶體的記憶體管理。如所示，資料處理系統8包 括數個（如64個）處理單元10，其藉由一系統互連12耦合以連 通，各處理單元10係包括至少一處理器核心14的積體電路。 複數個暫存器、用以執行程式指令的指令流邏輯及執行單 元之外，各處理器核心14尚包括關聯第一階（L1)指令及資 料快取記憶體16及18，其分別暫時緩衝可能由關聯處理核 心14所存取的指令及運算元資料。 如圖1進一步所示，資料處理系統8的記憶體階層亦包括 實體記憶體22，其包括至少一記憶體模組（顯示為記憶體模 組Ml、M2及M3)，該至少一記憶體模組形成記憶體階層中 86850 -11 - 1236592 揮發性資料儲存的最低層級，及快取記憶體的至少一較低 層級（諸如晶上第二階（L2)快取記憶體20等），其用以將指令 及運算元資料從實體記憶體22展現至處理器核心14。如熟 請此藝者所了解，記憶體階層的各後續較低層級一般比較 南層級能儲存較大量的資料，但以較高的存取潛伏時間， 如所示，實體記憶體22可儲存運算元資料，及至少一作業 系統及至少一應用程式的一部分，而實體記憶體22由記憶 月五控制斋24、34及44以介面連接至互連12。記憶體控制器 24、34及44分別耦合對應記憶體模組Μι、禮及m3，並加 以控制（雖然只示出各耦合至單一記憶體模組，但應了解各 記憶體控制器可控制複數個記憶體系統22)。包括全部或部 分記憶體模組M1、M2&M3的組合建構一組實體記憶體資 源，用於該機器的作業系統及應用程式。 系統互連12作用為耦合至系統互連12的複數個元件（例如 處理器單元10、記憶體控制器24、34及44等）間的連通管道， 系統互連12上的典型交易開始於一請求，該請求可包括一 父易攔（指明X易類型）、至少一標記（指明交易的來源及/或 打异中的接雙者），及一位址及/或資料。連接至系統互連12 的各το件較好窺探系統互連12上的所有交易，（若合適）並以 窺^木反應回應该請求，此等動作可包括獲取系統互連12上 勺/、料儲存μ求巍探者提供的資料，使快取記憶體資料 播效等。輸出入連接器52亦耦合至互連12，並提供耦合至 互連12的其他元件與透過橋接器54耦合至pci匯流排58的外 界元件間的連通管道。 86850 -12- 1236592 貝料處理系統8利用-虛擬記憶體系統，其實作-轉換 f :以將程式位址（或有效位址）映射至真實記憶體位址， 1 _憶體系統容許可用實體記憶體在多重程式或過程 、-子4理單元1 〇藉由提供一位址轉換機構，其將有效 ^止（EA)轉換成實體位址（PA)(指實際實體記憶體中的位 置）而谷终孩處理單元的位址空間（邏輯位址空間）具有不 ，於：用實體記憶體22的大小。此虛擬記憶體系統亦容許 夕重私式無需各需知曉其實體基礎位址的位置，亦可同時 '系、、、先5己fe fa中，更確切地，此類多重程式只需知道 其邏輯基礎位址。此外，除了嘗試維持各可能有效位址的 2換或映射之外’虛擬記憶體系統尚將有效及實體記憶體 刀割成數個區％ ’在許多系統中’此等區塊係固定大小， 並稱為分段或頁。一個別頁内的數個位址全具有一致的最 上層位元 因此，一記憶體位址係一頁數（對應至該位址之 上層位元）及一頁位移量（對應至該位址之下層位元）的連 結。 資料結構一般係維持在實體記憶體中，用以從有效頁數 轉換成真實頁位址，此等資料結構常採用轉換表的形式， 通稱為分段表格及頁表格。分段表格由有效頁位址或數目 編索引，並通常具有數個登錄，對應至有效位址空間中的 數頁，各登錄係-特定頁數或有&頁位址至虛擬頁位址的 映射。頁表格由虛擬頁位址或數目編索引，並通常具有數 個登錄，對應至虛擬位址空間中的數頁，各登錄係一特定 頁數或虛擬頁位址至一真實頁位址的映射。 86850 -13 - 1236592 ，曲㈣貫位址轉換在處理器單元10中使用一特殊化硬 =體（“）加以執行，稱為位址轉換快取記憶體或 置缓衝器⑽），專用於轉換。—tlb係快速且小型 =耗憶體，用以儲存最f從該頁表格中參照的登錄， 腦首固定數目的登錄。當處理—記憶體請求時，電 址該TLB中發現適當的位址，若未發現此類位 ’ 即自動存取一頁表格以擷取合適的轉換。 熟諳此藝者將了解，资料虛 明的組件，諸如1/01〇 包括許多額外未說 互連橋接态、非揮發性儲存體、 7接料或附屬元件料等。因為輪料組件對於 了 ~本發明並非必要 私w、、·要在目1中並未示出或在本文加以討 口两 淮亦應了解，本發、 構的資料處理“、 亦可應用於任何架 :處系、''无，及絕非侷限於產生圖1所示的MP架構。 “、、土圖2，根據本發明一較佳實例’說明用於资料處 8的虛擬記憶體系統，由記憶體管理系統所執行的記 憶體映射功能’應用程式位址空間代表的位址空間中，複 數個在處理&早7L 10上操作的過程各自獨立地操作。示出 二個過程，過程】〈 ()、過程2(P2)，及過程3(P3)，各具有 其自身的邏輯位址办間 二門對各過程而言，在其可定址空間 的一頁或區域係由-有效位址加以定址。如圖2所示，實體 j、止工間中的目可載入頁，其應用程式位址空間内的有效 位址分別示為三個勒 一 —调執仃過私P1_EA、P2-EA及P3-EA，用於 個執仃過私。各有效位址係一 64位元位址，其由分段表 轉換204加以轉換，分段表格轉換⑽係由處理器核心μ 86850 -14- 1236592 内的分段擱置緩衝器（SLB)或分段搁置暫存器（SLR)加以執 行。應用程式位址空間P卜P2及P3内各可定址空間，係由SLb 或SLR轉換成虛擬位址空間206内的80位元虛擬位址，因此， P1-EA、P2-EA及P3-EA由分段表格轉換分別轉換成P1_VA、 P2-VA及P3-VA。使用處理器核心14内的轉換擱置緩衝器 (丁 LB)，各虛擬位址空間pi_VA、p2_VA及P3-VA然後由頁表 格轉換208轉換成真實位址空間210，俾便將各8〇位元虛擬 位址P1-VA、P2_VA及P3-VA轉換其64位元真實位址P1_RA、 P2-RA及P3-RA，代表該系統記憶體内的真實位址。一真實 位址RA通常由兩欄構成，一攔將實體頁數編碼成丨個位元（例 如高階位元），及一攔將從實體頁起頭的轉移編碼成』個位元 (例如低階位元）。數目j的兩次乘方表示一頁的大小，例如 數目j等於12表示四千位元組的頁大小，數目丨的兩次乘方表 不數頁的實體記憶體大小，例如數目丨等於12表示一實體百 萬頁的數目，或四十億位元組實體記憶體的數目。 如圖1所示，記憶體控制器24、34及44執行真實位址的實 體映射，以存取記憶體模組M1、M2&M3中請求的數頁， 因此，若未在L1快取記憶體16、18&L2快取記憶體2〇中發 現真實位址空間210中的可定址頁，則透過互連12請求記憶 體存取。一旦在互連12偵測到一記憶體存取請求，各記= 體控制器24、34、44即核對記憶體存取所定址的真實位址 二間，來自處理器單το 1 〇的真實位址的高階位元由記憶體 控制咨24、34、44加以解碼，記憶體控制器識別對應記憶 體Ml、M2、M3的各記憶體控制器的可定址真實空間，各 86850 -15- 1236592 §己te體控制器24、34、44回應定址於其對應記憶體模組的 記憶體存取。 如圖2所見，藉此由記憶體控制器24、34、44執行實體映

射212 A體映射212轉換用於位址頁mA、P2-RA及P3-RA 的真實位址，並將其分別映射成對應實體位址p1_pa、P2-pa 及P3 PA，代表對應6己j思體模組μ 1、m2及M3内該等請求頁 的實體位址。實體位址指用以儲存定址資訊的記憶體模組 内的特定記憶體位置，例如，Ρ2_ΡΑ界定特定的列及行位址， 以唯一地識別記憶體模組2中的定址頁。此實體映射機構未 可見於作業系統0S，作業系統0S無需優先將此等資源的位 置性區分成系統記憶體22内的特定記憶體模組M1、Μ2及 M3，卻借助實體記憶體資源的真實位址而可見到所有實體 記憶體資源。 〃 & 再回頭參照圖丨’根據一較佳實例，在各處理器單元1〇寸 包括-映射引擎36及移動引擎28，映射引擎％及移動引擎2 提供實體記憶體的虛擬化功能，以容許實體記憶體Μ的肩 效重配置。重配置實體記憶體22(諸如在系、統中***、移隱 或替換纟己憶體模組Μ1、M2及M3之一、^ · ^ )時，移動引擎28在漬 體記憶體22的記憶體模組間執行资料Μ ' / 丁锝耖，而映射引擎3< 控制記憶體模組m、峨副的附屬記憶體模組的真〜 址’以容許特定記憶體模組的添加、減除或替換。 體管理在硬體/韌體層級即可有效逵诸 " 又運成，極少要求作業系絲 資源以完成實體記憶體的重配置。在換 μ… 木1下甲’各映射引擎 提供真實位址空間（明確地說，高階真 孕 "仫址位兀）的可配置 86850 -16- 1236592 指定，用於將重配置的選取記憶體 記憶體元件的基礎位址。 〃有政地改變該 圖3在資料處理系統8的簡圖中’說明正 除一記憶體模組的實例，如所示，處理 ^己^移 關聯映射引擎配合工作，而的移動引擎與相 ^ 移除之前，使相Μ 組離線。通常，移動引擎複Μ待移除至眘 體的其餘記憶體模組中的記憶體模組内容將 “吴組的真貫位址指定給接收該複製内容的記憶體模租。 在此範例中，正從資料處理系統8移除記憶體模组M2, 料第一步驟，處理器單元1〇向作業系統報告其整體可用 :體記憶體現今已減少一記憶體模組，例如，若各記憶體 棱組Ml、M2、M3係64十億位元組（GB)記憶體元件，則會 通知作業系統其可用實體記憶體現今為128 gb，作業系統 會立即開始依此交換頁，以減少儲存資料的總量。處理器 T元ίο通知所有移動引擎28及映射引擎36，正從實體記憶 體22移除記憶體模組]^2，移動引擎28立即選取其餘的一模 組或數個模組，其將用以儲存記憶體模組M2所包本的资 ^ 〇 口八 處理器單元10内的各映射引擎36包括一暫存器3〇5，其儲 存正移除記憶體模組的”目前”真實位址，及正移除記憶體 換組的"新"真實位址（本文所用真實位址指整個真實位址， 或需要獨特地識別一相關聯記憶體模組的部分（例如，較高 階位元）’該相關聯記憶體模組儲存由記憶體的索引區塊所 定址的資料）。各處理器單元10不可避免地載入其個別暫存 86850 •17- 1236592 咨305 ’以執行一已知記憶體重配置。 如圖3所見，映射引擎36包括一暫存器3〇5，其具有一欄3〇6 及一攔308，欄306包含記憶體模組M2的FROM真實位址，

櫊308包含對應記憶體模組的το真實位址，該對應記憶體模 組保留所移除模組（此例中為記憶體模組M3)的記憶體内 各。暫存器3〇5包括欄306，其顯示記憶體模組M2的FROM 真貫位址為RA2，而攔308包含用於記憶體模組m2的TO真 貫位址（即RA3)。 圖3所不範例中，移動引擎28選取記憶體模組M3以接收% 圮fe體中所儲存資料，記憶體模組M丨仍留在線上，但未從 记fe體模組M2接收任何資料。載入暫存器3〇5之後，移動 引擎28開始一 ”移動過程”，用以將位於？11〇]^真實位址（RA2) 的記憶體位址空間的内容複製至在丁〇真實位址（RA3)的記 憶體位址空間。因此，移動引擎28開始藉由使記憶體存取 請求透過互連12至記憶體控制器34，將記憶體模組…]的各 纪fe體單兀複製至在真實位址RA3的記憶體位址空間，而 將記憶體模組M2的内容複製至記憶體模組M3。如路徑325 , 所示，移動引擎28藉此將記憶體模組M2(由真實位址ra2定 址）中的所有儲存複製至記憶體模組M3(由真實位址ra3定 址）。在一替代實例中，移動引擎28將記憶體模組Μ]内容的 一部分複製至記憶體模組M3中，而其餘部分則複製至至記 憶體系統22的其他記憶體模組中（例如記憶體模組mi)。 移動記憶體儲存的過程期間，記憶體控制器以、“及料 繼續透過互連12回應記憶體模組存取請求，根據本發明一 86850 -18- 1236592 較佳實例，映射引擎36藉由提供映射至記憶體模組!^[2及/或 M3的實體位址，以執行此類導向目前真實位址空間的記憶 體存取，而致能其個別處理器發出記憶體請求（諸如”讀取” 及π寫入π)。在圖3的範例中，如路徑327所示，記憶體模組 Μ2將繼續回應定址於真實位址RA2的讀取，根據該較佳實 例，映射引擎36將映射寫入請求至目前真實位址空間，從 其相關聯處理器至FROM真實位址及新真實位址（分別如 FROM及TO真實位址欄306、308所示）。因此，如圖3中路 徑329所示，因記憶體模組M2的FROM真實位址係RA2(如欄 306所示），及其TO真實位址係RA3(如欄308所示），將使至 真實位址RA2的寫入導向兩記憶體控制器34及44。因為至 RA2的記憶體寫入繼續儲存於兩記憶體模組M2及M3，而確 保記憶體系統在整個移動過程具有連貫性。 一旦完成從記憶體模組M3至記憶體模組M2的資料轉移， 移動引擎28藉由將TO真實位址複製至FROM真實位址欄 3 06，或藉由重設映射引擎36，而更新暫存器305。然後將 記憶體模組控制器44重新程式化，以回應真實位址RA2(先 前由記憶體控制器34所管理），而今記憶體模組Ml由真實位 址RA1定址，及記憶體模組M3由真實位址RA2定址。記憶 體控制器44今執行RA2中真實位址的實體映射，直接映射 至記憶體模組M3中，藉此產生從作業系統正利用的可定址 真實位址空間至一虛擬實體位址空間的虛擬化實體映射。 茲參照至圖4，說明資料處理系統8的簡化方塊圖，其說 明正將一記憶體模組M2***實體記憶體22中，各處理器單 86850 -19- 1236592 兀ίο通知其個別移動引擎28及映射引擎36，一記憶體模組 正被加入貝骨豆圮憶體22，並將被***一記憶體插槽中，該 插槽與1己憶體控制器34相關聯並由其所控制。在此點上， 用万《貝料處理系統8的目前真實位址空間係由記憶體模組

Ml及M3的實體記憶體所構成，並由真實位址空間 所定址。 根據一較佳實例，各處理器單元10内的各暫存器305以個 力J目d及新真κ位址加以程式化，指定至記憶體模組Μ]的 TO真只位址，在貫體記憶體22的目前真實位址空間以外， 以真貝位址（此例中為RA4)加以程式化。實位址 係該真實可定址空間的***及重新程式化之後，將指定給 正***的記憶體模組的位址。以一 ？11〇1^真實位址ra2程式 化欄306，並以一 TO真實位址RA4程式化欄3〇8，將相關聯 於正***圮憶體模組的記憶體控制器（此例中係記憶體控制 器34)程式化，以回應真實位址RA4。如所了解，選用於各 欄的真實位址係取決於正***記憶體模組M2的大小及現記 憶體模組M3的大小，在此範例中，假設它們屬相同大小， 在它們大小不同的情形中，將選擇用於記憶體模組M3的真 實位址，以落記憶體模組M2的記憶體邊界，以提供毗鄰的 真實記憶體空間。 將記憶體模組M2實體地***實體記憶體22之後，及在載 入暫存备3 0 5之後’移動引擎2 8開始一 ’，移動過程”，用以將 位於FROM真貫位址（RA2)的記憶體位址空間的内容複製至 在TO真實位址（RA4)的記憶體位址空間。因此，移動引擎28 86850 -20 - 1236592 開始藉由使記憶體存取請求透過互連12至記憶體控制器 44，將記憶體模組M3的各記憶體單元複製至在真實位址RA4 的記憶體位址空間，而將記憶體模組M3的内容複製至記憶 體模組M2。記憶體控制器44接收來自記憶體模組M3的各記 憶體單元的寫入，並將它們映射至記憶體模組M2的實體位 址空間中，由路徑425在圖4中示出，在真實位址RA2的記 憶體單元複製至在真實位址RA4的記憶體單元。 移動過程期間，將映射引擎36程式化，以藉由處理器單 元10回應記憶體存取，其定址於FROM真實位址，在欄306 程式化至其暫存器305。如圖4所示，由記憶體控制器44繼 續服務從處理器單元10導向真實位址RA2的讀取記憶體存 取，從處理器單元10導向真實位址RA2的寫入記憶體存取 將使映射引擎36發出寫入記憶體請求至兩記憶體控制器（此 例中係記憶體控制器34及44)，其分別回應暫存器305中至 FROM及TO真實位址的記憶體存取。此等記憶體控制器將 藉由實體地映射至對應列及行實體位址，而將收到的資料 寫至其耦合記憶體模組中，如圖4所示，由路徑429說明從 處理器單元1 0至真實位址RA2的寫入請求（由兩記憶體控制 器34及44接收），其使各記憶體模組M2及M3由所寫入資料 加以更新。如所了解，此機構容許移動過程期間的記憶體 連貫性。 一旦記憶體模組移動過程完成，移動引擎28指示記憶體 控制器34在欄306中其FROM真實位址回應來自互連12的記 憶體存取，並指示記憶體控制器44在重配置真實記憶體空 86850 21 1236592 間内的另一真實位址回應來自互連12的記憶體存取。在此 範例中，將記憶體控制器重配置而用於真實位址RA3，以 提供毗鄰真實可定址記憶體RA1_RA3，然後作業系統通知 該系統的真貫位址空間已增加相當於記憶體模組M2可定址 空間的畺然後作業系統將開始橫跨記憶體模組]vn、M2及 M3的真貝位址空間RA1-RA3，儲存及存取記憶體頁。 如所了冑’許多情形中，所***記憶體模組匹配現存記 憶體的記fe體邊緣，該真實位址空間並不須加以重配置， 因此，在一替代貫例中，並未執行記憶體移動過程，映射 引擎36並立即程式化與所***記憶體模組相關聯的記憶體 控制器，以回應與新加入真實位址空間相關聯的τ〇真實位 址。例如，右將圖4所不記憶體模組厘2加至實體記憶體u 中，櫊306及將各以真實位址㈣加以程式化，在此例 中，未將記憶體模組M3所儲存資料複製至記憶體模組⑽， 而仍留在記憶體模組M3中。—旦將記憶體模組_加至Μ 實體記憶體22内的記憶體插槽中，即通知作業系統其直實 位址空間已增加相當料憶體模組Μ 2的記憶體儲存的量: 記憶體控制器3 4並立即開始將記憶體存取回應至真實位址 RA3。 至於在實體記憶體22中替換記憶體模組的情形，根據配 合圖3所示過程，將記憶體模組從實體記憶體U中移除，炊 後根據配合圖4所示過程’將—新記憶體模組插回至該會 記憶體’同時兹再參照圖卜輸出入連接器52内的映射引‘ 56以如同映射引擎36的方式操作，輸出入連接㈣在執行 86850 -22- 1236592 直接記憶體存取操作至根據該較佳實例重配置的記憶體模 組時，以如同處理器單元〗〇的方式操作。如所了解系 統可具有連接至互連12的複數個附加輸出入連接器（相當於 輸出入連接器52)，當在PCI匯流排58(或其他類似連接:流 排）上添加及移除多種不同輸出入元件（諸如磁碟機及视訊監 視器)時’映射引擎56將在上述相同方式中，相對於實體記 憶體22中記憶體模組的移除及添加，配合移動引”而執 仃，以客許實體位址至此類輸出入元件的虛擬化。 如所了解，該較佳實例無需作業系統須指示及控制實體 記憶體的重配置以完成實體記憶體的變動，而提供實體記 憶體22中***、移除或替換一記憶體模組。在該較佳實例 中’、㈣引擎28及映射引擎36配合地工作，以透明地重配 置孩貫體記憶體’以完成該實體記憶體中一特定記憶體模 組的添加、減除或替換。各映射引擎暫存器儲存目前及新 真貫位址，其容許移動及映射引擎將用於待配置記憶體模 組的實體位址虛擬化，並透過硬體功能（非軟體）的使用即時 提供所儲存資料的重配置及操縱。 舌雖然參照至-較佳實例而特殊地描述及說明本發明，但 热請此藝者應了解，無需背離本發明的精神及範圍，其中 可在形式及細節中作出多種不同的改變。 【圖式簡單說明】 在後附申清專利範圍中摇ψ女义 观1¾甲杈出本發明的創新特點確信特 性’惟配合附圖閱讀時，葵山灸 二、 八精由參恥以下對說明實例的詳細 說明’將更了解本發明本身 、 乃不I，以及其較佳的使用模式，進 86850 -23- 1236592 一步的目標及優勢，附圖中： 圖1說明根據本發明一較佳實例實作的資料處理系統； 圖2根據本發明一較佳實例，以方塊圖代表記憶體位置轉 換過私’用於圖丨所示資料處理系統的記憶體系統； 圖3根據本發明之較佳實例，以簡圖說明圖1所示資料處 理系統’用於正從實體記憶體系統移除一記憶體模組的情 形，及 圖4根據本發明之較佳實例，以簡圖說明圖1所示資料處 理系絲 “、、、’用於正從實體記憶體系統移除一記憶體模組的情 形。 圖式代表符號說明】 資料處理系統 亨理器單元 互連 14 16 18 22 24 , 34 %，36 28 52 54 處理器核心 LII-快取記憶體 L1D-快取記憶體 L2快取記憶體 實體記憶體 44記憶體控制器 56 映射引擎 移動引擎 輸出入連接器 橋接器 86850 -24- 1236592 58 PCI匯流排

Ml，M2，M3記憶體模組 305 暫存器 25 86850

Claims (1)

1. 1236592 第092120850號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年2月） 拾、申請專利範圍： 1. 一種電腦系統，其耦合至具複數個記憶體模組之實體記憶 體系統，用以將資料儲存成複數個記憶體區塊，各記憶體 區塊包括實體記憶體之毗鄰位元組，該電腦系統並搞合至 少一記憶體控制器，其中至少一記憶體控制器之各記憶體 控制器具有其中耦合之複數個記憶體模組之至少一記憶體 模組，其中至少一記憶體控制器之各記憶體控制器並藉由 寫入及讀取複數個記憶體區塊而回應記憶體存取，該等記 憶體區塊儲存於其中耦合之至少一記憶體模組内，該電腦 系統包括： 一處理器元件，用以產生記憶體存取，用於其中資料之 讀取及寫入，記憶體存取包括與該實體記憶體系統之記憶 體位置相關聯之真實位址，； 一暫存器，位於該處理器元件内，具有一第一攔，用以 儲存一 FROM真實位址，其對應至其中耦合之複數個記憶 體模組之第一記憶體模組，其中將耦合至第一記憶體模組 之第一記憶體控制器程式化，以回應定址至FROM真實位 址之記憶體請求，該暫存器並具有一第二欄，儲存一 TO真 實位址，其對應至其中耦合之複數個記憶體模組之第二記 憶體模組，其中將耦合至第二記憶體模組之第二記憶體控 制器程式化，以回應定址至TO真實位址之記憶體請求； 一移動引擎，位於該處理器元件内，回應正修改第一及 第二記憶體模組配置之通知，而根據FROM真實位址及TO 86850-940223.doc 1236592 二只4纟將複數個？己憶體區塊從第-記憶體模組複製至 弟一㊂己丨思體模組；及 〜映射引擎，位於處理器元件内，該映射引擎在移動引 擎正將複數個圮憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記 憶體模組之時間期間，回應處理器元件發出一寫入記憶體 =求其疋址於第—攔或第二欄之—所儲存真實位址，而 I出寫入记憶體請求，其定址於FROM真實位址及το真 f位址1映射引擎並在移動引擎將複數個記憶體區塊從 ^ "己L恤模組複製至第二記憶體模組之時間期間後，將 第一记m控制器再程式化，以回應定址於FR0M真實位 址之記憶體請求。 如申叫專利|巳圍第i項之電腦系統，其中映射引擎在移動引 擎正將複數個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記 憶體模組之時間期間，回應該處理器元件要求定址於該 0M真貫“址之寫入記憶體請求，而發出定址於真 只位址及TO真實位址之寫入記憶體請求。 3·如申請專利範圍第i項之電腦系統，其中在移動引擎將複數 個"己憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之 時間期間後，在映射引擎致能第二記憶體控制器以回應定 \ from真貫位址之記憶體存取後，第一記憶體模組即 從實體記憶體系統移除。 4.如申請專利範圍第3項之電腦系統，其中在移動引擎將複數 個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之 時間期間之前，FR0M真實位址係在實體記憶體系統之目 86850-940223.doc 1236592 前可定址空間内。 5. 如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中在移動引擎將複數 個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之 時間期間之前，將第二記憶體模組***實體記憶體系統中。 6. 如申請專利範圍第5項之電腦系統，其中在移動引擎將複數 個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之 時間期間之前，FROM真實位址係在實體記憶體系統之目 前可定址空間之外。 7. —種資料處理系統内資料處理之方法，其中該資料處理系 統包括一處理器元件，用以產生記憶體存取以讀取及寫入 其中資料，記憶體存取包括與實體記憶體系統之記憶體位 置相關聯之實體位址，該實體記憶體系統包括複數個記憶 體控制器，各藉由寫入及讀取其中耦合之至少一記憶體模 組内所儲存記憶體區塊，而回應該處理器元件所請求之記 憶體存取，該方法包括： 在處理器元件内設定一暫存器，以指明分別對應一第一 及一第二記憶體模組之一 FROM真實位址及一 TO真實位 址，該第一及第二記憶體模組分別耦合至一第一及一第二 記憶體控制器； 根據FROM真實位址及TO真實位址，將複數個記憶體區 塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組； 完成該複製步驟之前，回應該處理器元件發出一寫入記 憶體請求定址於第一欄或第二攔之一所儲存真實位址，而 發出一寫入記憶體請求定址於FROM真實位址及TO真實位 86850-940223.doc 1236592 址； 、完成該複製步驟之後，配置第—及第二記憶體控 以/、回應定址於新真實位址之記憶體請求。 8·如申請專利範園第7項之方法，其中在該複製 應該處理器元件發出# p 3，回 、M、 ^ &料目前真實料之窝人記,_ Μ求，而發出一寫入記情骨渔社 " 址及T〇m、 U#FR()M真實位 止及TO真貫位址。 9.如申請專利範圍第7項之方 向巴栝在该配置步驟之後， 從貫ta記憶體系統移除第一記憶體模組之步驟，及其中 from真實位址係在用於該實體記憶體系統之目前可定址 空間内。 請專利範圍第7項之方法’尚包括在該複製步驟之前， 將第一記憶體模組***記憶體系統之步驟，及其中真實 位址係在用於實體記憶體之目前可定址空間之外。 11. 如申請專利範圍第7項之方法，該方法尚包括通知該處理 器，正在修改複數個記憶體模組之配置，及其中回應該通 知而執行設定步驟。 12. —種資料處理系統，包括： 實體記憶體系統，其具有複數個記憶體模組，用以將 資料儲存為複數個記憶體區塊，各記憶體區塊包括實體記 憶體之毗鄰位元組； 複數個記憶體控制器，其中複數個記憶體控制器之各記 fe體控制器具有其中耦合之複數個記憶體模組之至少一記 憶體模組，及其中複數個記憶體控制器之各記憶體控制器 86850-940223.doc 1236592 藉由窝入及讀取其中耦合之至少一記憶體模組内所儲存記 憶體區塊，而回應記憶體存取；及 複數個處理器元件，用以產生記憶體存取以讀取及寫入 其中資料，記憶體存取包括與實體記憶體系統之記憶體位 置相關聯之實體位址，及其中複數個處理器元件之各處理 器元件包括： 一暫存器，具有一第一欄，用以儲存一 FROM真實位 址，其對應至其中耦合之複數個記憶體模組之第一記 憶體模組，其中將耦合至第一記憶體模組之第一記憶 體控制器程式化，以回應定址至FROM真實位址之記憶 體請求，該暫存器並具有一第二欄，用以儲存一 TO真 實位址，其對應至其中耦合之複數個記憶體模組之第 二記憶體模組，其中將耦合至第二記憶體模組之第二 記憶體控制器程式化，以回應定址至TO真實位址之記 憶體請求； 一移動引擎，其回應正修改第一及第二記憶體模組 配置之通知，而根據FROM真實位址及TO真實位址，將 複數個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶 體模組；及 一映射引擎，其在移動引擎正將複數個記憶體區塊 從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之時間期 間，回應處理器元件要求一寫入記憶體請求，其定址 於第一欄或第二欄之一所儲存真實位址，而發出定址 於FROM真實位址及TO真實位址之寫入記憶體請求，該 86850-940223.doc 1236592 映射引擎並在移動引擎正將複數個記憶體區塊從第一 •己〖思m模組複製至第二記憶體模組之時間期間後，將 第二記憶體控制器再程式化，以回應定址sFR〇M真實 位址之記憶體請求。 13·如申請專利範圍第12項之系統，其中映射引擎在移動引擎 正將複數個記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶 體模組之時間期間，回應該處理器元件請求定址於該 FROM真貫位址之窝入記憶體請求，而發出定址於fr〇m真 實位址及TO真實位址之窝入記憶體請求。 14·如申請專利範園第12項之系統，其中在移動引擎將複數個 記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之時 間期間後，在映射引擎致能第二記憶體控制器以回應定址 於TO真實位址之記憶體存取後，第一記憶體模組即從實體 呑己fe體系統移除。 15_如申請專利範圍第14項之系統，其中在移動引擎將複數個 記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之時 間期間之前，FROM真實位址係在實體記憶體系統之目前 可定址空間内。 16.如申請專利範圍第12項之系統，其中在移動引擎將複數個 記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之時 間期間之前，將第二記憶體模組***實體記憶體系統中。 17·如申請專利範圍第16項之系統，其中在移動引擎將複數個 記憶體區塊從第一記憶體模組複製至第二記憶體模組之時 間期間之前，FROM真實位址係在實體記憶體系統之目前 可定址空間之外。 86850-940223.doc