CN109614349B

CN109614349B - 一种基于绑定机制的缓存管理方法

Info

Publication number: CN109614349B
Application number: CN201811509797.2A
Authority: CN
Inventors: 周天游; 廖彬彬; 王荣生; 黄益人
Original assignee: Hangzhou Amu Technology Co ltd
Current assignee: Hangzhou Amu Technology Co ltd
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: CN109614349A

Abstract

本发明公开了一种基于绑定机制的缓存管理方法。它把BFN（缓存区编号）号等额划分为若干组，每一个BFN（缓存区编号）对应1bit有效标识，将每一组标识存入可读写RAM中，RAM的读写地址即为组号，将组号存入FIFO中。当用户申请BFN（缓存区编号）时，从FIFO中取出组号，根据组号读取RAM，再根据组内指针（上一次取出有效位标识的bit位置）取到有效标识，根据有效标识在组内位置以及组号，组合而成一个BFN（缓存区编号）响应给用户，同时翻转此标识位。本发明的有益效果是：可以最大化的压缩BFN（缓存区编号）自身的存储空间，可节省由于BFN（缓存区编号）号过大所需存储的位宽带来的消耗。

Description

一种基于绑定机制的缓存管理方法

技术领域

本发明涉及缓存资源管理相关技术领域，尤其是指一种基于绑定机制的缓存管理方法。

背景技术

BFN（缓存区编号）管理模式是一种简化并且有效的管理缓存空间方法。但面对大容量缓存空间管理，传统BFN（缓存区编号）模式需要占用额外的大量存储空间，开销太大不利于使用。传统BFN（缓存区编号）管理基于FIFO存储有效BFN（缓存区编号）即首先写入0—n号BFN（缓存区编号），当用户申请时读取一个给用户，用户释放时写回一个。当BFN（缓存区编号）号过大时，FIFO位宽也会增加，造成资源损耗。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种能够有效节省资源损耗的基于绑定机制的缓存管理方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于绑定机制的缓存管理方法，将n个BFN缓存区编号绑定成一组写入RAM的一个地址，并将组号为0—m-1 写入FIFO进行储存，管理的BFN缓存区编号数为n乘以m，n为RAM的数据位宽，m为RAM的地址数以及FIFO的深度，具体包括如下步骤：

（1）初始化：用户先配置BFN缓存区编号个数大小，然后配置启动初始化寄存器，BFN缓存区编号控制器随即将0—m-1写入FIFO，将全1写入RAM，并将RAM数据位指针初始化为0，初始化后预取一个FIFO值；

（2）申请：用户发出一个BFN缓存区编号申请到 BFN缓存区编号控制器，BFN缓存区编号控制器根据已经取出的FIFO值读取RAM，再根据RAM数据位指针查询此位是否为1，若为1则此BFN缓存区编号的号有效，将此BFN缓存区编号的号发送给用户，发送给用户BFN缓存区编号的号为{RAM地址，RAM bit位}，再将RAM数据位指针+1，将此RAM的bit位反转；若RAM数据指针查询出的此为不为1，则查询下一个直到查到1为止；

（3）释放：用户发出一个BFN缓存区编号释放到BFN缓存区编号控制器，BFN缓存区编号控制器拆解此BFN缓存区编号为RAM地址和RAM bit位，寻找到对应RAM 地址的对应数据bit，反转成1。

其中：可根据实际需要管理的BFN（缓存区编号）个数的多少和使用的RAM的规格大小来选择m和n的值。组绑定机制既是把BFN（缓存区编号）号等额划分为若干组，每一个BFN（缓存区编号）对应1bit有效标识，将每一组标识存入可读写RAM中，RAM的读写地址即为组号，将组号存入FIFO中。当用户申请BFN（缓存区编号）时，从FIFO中取出组号，根据组号读取RAM，再根据组内指针（上一次取出有效位标识的bit位置）取到有效标识，根据有效标识在组内位置以及组号，组合而成一个BFN（缓存区编号）响应给用户，同时翻转此标识位。这样设计可以最大化的压缩BFN（缓存区编号）自身的存储空间，可节省由于BFN（缓存区编号）号过大所需存储的位宽带来的消耗。

作为优选，在步骤（1）中，初始化后预取一个FIFO值，此时取出值为0。

作为优选，在步骤（2）中，在根据RAM数据位指针查询此位为1时，若数据位指针已是最高位n，判断此时RAM的值是否为全0，若是，说明此组BFN缓存区编号已用完，读取一个新的FIFO值替换这个；若不是，说明此组BFN缓存区编号有被释放过，将此地址再写回FIFO，再读取一个新的FIFO值替换这个。

作为优选，在步骤（2）中，在根据RAM数据位指针查询此位不为1时，若查询不到1，则判断此时RAM的值是否为全0，若是，说明此组BFN缓存区编号已用完，读取一个新的FIFO值替换这个；若不是，说明此组BFN缓存区编号有被释放过，将此地址再写回FIFO，再读取一个新的FIFO值替换这个。

作为优选，在步骤（3）中，在对应数据bit反转成1时，若RAM的值只有这个bit为1，则将地址写入FIFO，否则不写FIFO。

本发明的有益效果是：可以最大化的压缩BFN（缓存区编号）自身的存储空间，可节省由于BFN（缓存区编号）号过大所需存储的位宽带来的消耗。

附图说明

图1是本发明中初始化的结构示意图；

图2是本发明中申请的结构示意图；

图3是本发明中释放的结构示意图；

图4是本发明实例1中申请的结构示意图；

图5是本发明实例1中释放的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种基于绑定机制的缓存管理方法，将n个BFN缓存区编号绑定成一组写入RAM的一个地址，并将组号为0—m-1 写入FIFO进行储存，管理的BFN缓存区编号数为n乘以m，n为RAM的数据位宽，m为RAM的地址数以及FIFO的深度，具体包括如下步骤：

（1）初始化：如图1所示，用户先配置BFN缓存区编号个数大小，然后配置启动初始化寄存器，BFN缓存区编号控制器随即将0—m-1写入FIFO，将全1写入RAM，并将RAM数据位指针初始化为0，初始化后预取一个FIFO值，此时取出值为0；

（2）申请：如图2所示，用户发出一个BFN缓存区编号申请到 BFN缓存区编号控制器，BFN缓存区编号控制器根据已经取出的FIFO值读取RAM，再根据RAM数据位指针查询此位是否为1，若为1则此BFN缓存区编号的号有效，将此BFN缓存区编号的号发送给用户，发送给用户BFN缓存区编号的号为{RAM地址，RAM bit位}，再将RAM数据位指针+1，将此RAM的bit位反转；若数据位指针已是最高位n，判断此时RAM的值是否为全0，若是，说明此组BFN缓存区编号已用完，读取一个新的FIFO值替换这个；若不是，说明此组BFN缓存区编号有被释放过，将此地址再写回FIFO，再读取一个新的FIFO值替换这个；若RAM数据指针查询出的此为不为1，则查询下一个直到查到1为止；若查询不到1，则判断此时RAM的值是否为全0，若是，说明此组BFN缓存区编号已用完，读取一个新的FIFO值替换这个；若不是，说明此组BFN缓存区编号有被释放过，将此地址再写回FIFO，再读取一个新的FIFO值替换这个；

（3）释放：如图3所示，用户发出一个BFN缓存区编号释放到BFN缓存区编号控制器，BFN缓存区编号控制器拆解此BFN缓存区编号为RAM地址和RAM bit位，寻找到对应RAM 地址的对应数据bit，反转成1；此时若RAM的值只有这个bit为1，则将地址写入FIFO，否则不写FIFO。

其中：可根据实际需要管理的BFN（缓存区编号）个数的多少和使用的RAM的规格大小来选择m和n的值。组绑定机制既是把BFN（缓存区编号）号等额划分为若干组，每一个BFN（缓存区编号）对应1bit有效标识，将每一组标识存入可读写RAM中，RAM的读写地址即为组号，将组号存入FIFO中。当用户申请BFN（缓存区编号）时，从FIFO中取出组号，根据组号读取RAM，再根据组内指针（上一次取出有效位标识的bit位置）取到有效标识，根据有效标识在组内位置以及组号，组合而成一个BFN（缓存区编号）释放给用户，同时翻转此标识位。将BFN（缓存区编号）拆分为两部分分别存储在FIFO和RAM中，并且通过指针寻址的方法找到有效BFN（缓存区编号），采用该方法可以大量节省BFN(缓存区编号)管理占用的存储资源，可以最大化的压缩BFN（缓存区编号）自身的存储空间，可节省由于BFN（缓存区编号）号过大所需存储的位宽带来的消耗。

实例1：采用了64个BFN（缓存区编号）为一组的管理方法。初始化时，将右侧RAM全部初始化为1，FIFO写入0—1023。如图4所示，当用户申请BFN（缓存区编号）时，从FIFO中读取第一个组号，即为“0”。用此组号读取RAM中的0地址的数据，在此数据中从0bit开始寻找，找到第一个“1”。保存bit位置信息数据位指针ptr，保存组号存入strored_data中。向用户释放BFN（缓存区编号）同时将标识为设为“0”，BFN（缓存区编号）号的低6bit为组内第一个“1”的位置，高10bit为组号。此次BFN（缓存区编号）号即为0。当用户第二次来申请时，取用stored_data为组号，读取RAM，从数据位指针ptr的位置开始向左寻找第一个“1”。如此，本次BFN（缓存区编号）号为1。当数据位指针ptr到64时，重新读取FIFO 设为新的组号。如图5所示，当用户释放BFN（缓存区编号）时，BFN（缓存区编号）高10bit为组号，低6bit为组内数据位指针ptr位置。根据BFN（缓存区编号）信息将对应的标识设为1。若本组只有当前bit为“1”，向FIFO写入组号，若不是则不写入组号。

实例2：对于一个1GB DDR 空间，将每个BFN（缓存区编号）管理范围定为4kB，则需256k个BFN（缓存区编号）号。若用传统的FIFO形式管理，则需要256k x 18bit FIFO（4608kbit）。此处组绑定机制可以将256个BFN（缓存区编号）进行绑定存入位宽为256bit的RAM中，再将RAM的读写地址作为组号存入FIFO中，如此，只需要 1k x 256bit RAM 和 1k x10bit FIFO（266kbit），可节省17倍存储资源。

Claims

1.一种基于绑定机制的缓存管理方法，其特征是，将n个缓存区编号绑定成一组写入RAM的一个地址，并将组号为0到m-1写入FIFO进行储存，管理的缓存区编号个数为n乘以m，n为RAM的数据位宽，m为RAM的地址数以及FIFO的深度，具体包括如下步骤：

（1）初始化：用户先配置缓存区编号个数大小，然后配置启动初始化寄存器，缓存区编号控制器随即将0到m-1写入FIFO，将全1写入RAM，并将RAM数据位指针初始化为0，初始化后预取一个FIFO值；

（2）申请：用户发出一个缓存区编号申请请求到缓存区编号控制器，缓存区编号控制器根据已经取出的FIFO值读取RAM，再根据RAM数据位指针查询此缓存区编号的RAM bit位是否为1，若为1则此缓存区编号有效，将此缓存区编号发送给用户，发送给用户的缓存区编号为{RAM地址，RAM bit位}，再将RAM数据位指针+1，将此缓存区编号的RAM bit位反转；若RAM数据位指针查询出的此缓存区编号的RAM bit位不为1，则查询下一个直到查到1为止；

（3）释放：用户发出一个缓存区编号释放请求到缓存区编号控制器，缓存区编号控制器拆解此缓存区编号为RAM地址和RAM bit位，寻找到对应RAM 地址的对应RAM bit位，反转成1。

2.根据权利要求1所述的一种基于绑定机制的缓存管理方法，其特征是，在步骤（1）中，初始化后预取一个FIFO值，此时取出值为0。

3.根据权利要求1所述的一种基于绑定机制的缓存管理方法，其特征是，在步骤（3）中，在对应RAM bit位反转成1时，若RAM的值只有这个RAM bit位为1，则将RAM bit位为1的RAM地址写入FIFO，否则不写入FIFO。