TWI305897B - Method, apparatus and related computer system for avoiding locks by speculatively executing critical sections - Google Patents

Description

1305897 (1) 玖、發明說明 相關申請案 本申請案依據3 5美國§ 1 1 9法典 十三日由 Shailender Chaudhry、Marc Jacobson，所申請之 No. 60/447,128 姜 記憶體」的優先權。 【發明所屬之技術領域】 本發明關於改善電腦系統內效能& 本發明關於藉由臆測地執行程式碼關I 問鎖所包含之冗餘工作的方法與裝置。 【先前技術】 電腦系統設計者目前正開發一種 多重處理晶片（CMP )與較傳統之多 CMP )中的多線程。藉由適當的硬體 提昇許多應用程式的效能。然而，隨 續提昇，線程（處理）間同步花費的 時間的一大部分。事實上，多線程應 線程，此同步的冗餘工作成爲限制應 素。 由一個程式設計者的觀點，同步 完成。在線程進入程式碼的關鍵區段 個閂鎖，並於該線程離開該關鍵區段 ，主張2003年二月 Tremblay 及 Quinn ^國臨時專利「交易 技術。較具體地， 區段，以避免使用 制，以支援新一代 處理共享記憶體（ 援，多線程可大幅 微處理器效能的持 間便成爲整個執行 程式開始使用更多 程式效能的主要因 吊錯由使用問鎖而 前’典型地需要— 閂鎖解除。若其他 -5- 1305897 (2) 線程要進入該相同的關鍵區段，便須嘗試獲得相同的閂鎖 。若因進行中之線程的佔用’而無法獲得該閂鎖，該線程 便須等待直到該進行中之線程解除閂鎖。（請注意，閂鎖 可經由許多方法而完成，例如經由自動作業或信號。） 可惜’在數據機微處理器中，獲得閂鎖的處理與解除 閂鎖的處理均極費時。其包括典型地嵌平負載緩衝器與記 憶緩衝器等自動作業，即使不需成千亦需數百個處理器週 期來完成。 此外’隨著多線程應用程式使用越多線程，便需要越 多閂鎖。例如，若多個線程需要擷取一共用資料結構，那 麼整個資料結構使用單一閂鎖，對效能而言是不切實際的 。反之’使用多個微粒閂鎖鎖定資料結構的細小部分則是 較佳的。如此使得多個線程可在該資料結構的不同部分並 列作業。然而’其亦需要單一線程，獲得及解除多個閂鎖 ’以便擷取該資料結構的不同部分。 在若千狀況中’是當不需要時使用閂鎖。例如，許多 應用程式利用「線程安全」庫常式，其係使用閂鎖以確保 多線程應用程式之「線程安全」。可惜，即使當線程安全 庫常式係由單線程應用程式呼叫時，仍無法避免獲得及解 除該些閂鎖中所包含的冗餘工作。 應用程式典型地使用閂鎖，以確保程式碼之關鍵區段 之間的互斥性。然而’在許多狀況中，即使線程可同時執 行一關鍵區段，其彼此亦不干擾。在渠等狀況中，互斥性 係用於避免線程彼此實際子擾之狀況。因此，在許多狀況 -6 - 1305897 (3) 中’獲得及解除閂鎖中所包含的冗餘工作是極大的浪費。 吾人所需要的是一種方法與裝置，可減少擷取程式碼 之關鍵區段時’多閂鎖中所包含的冗餘工作。 【發明內容】 本發明之一實施例提供一種系統，有助於避免藉由臆 測地執行程式碼之關鍵區段的閂鎖。作業中，該系統允許 程序臆 '測地執行程式中程式碼之關鍵區段，而不需首先獲 得與該關鍵區段相關的閂鎖。若該程序隨後完成該關鍵區 段’而未受其他程序的干擾資料擷取，該系統便指定臆測 執行中的改變’並恢復經過該關鍵區段之程式的正常非臆 測執行。否則’若在執行關鍵區段中發生其他程序的干擾 資料擷取，該系統便放棄臆測執行中的改變，並嘗試再次 執行該關鍵區段。 在此實施例的變化中，允許於該關鍵區段的臆測執行 中’擷取其他程序的資料。 在此實施例的變化中，嘗試再次執行該關鍵區段，係 包括臆測地再次執行該關鍵區段。 在此實施例的變化中，若該關鍵區段歷經許多臆測執 行的嘗試後’並未順利地完成，該系統便獲得與該關鍵區 段相關的閂鎖’並接著非臆測地執行該關鍵區段。該系統 接著解除該閂鎖。 在此實施例的變化中’於允許臆測地執行該關鍵區段 之程序前’該系統執行一查核作業，查核暫存器的値，及 -7- 1305897 (4) 與該程序相關的其他狀態資訊。 在此實施例的變化中，於該關鍵區段的臆測執行中’ 進行一載入作業，該系統「載入標記」一相關的快取記憶 體儲存界。請注意，該相關的快取記億體儲存界可載入標 記爲一級（L1 )快取記憶體。 在此實施例的變化中，於該關鍵區段的臆測執行中， 進行一儲存作業，該系統便先取得專用的相關快取記憶體 儲存界，並「儲存標記」相關的快取記憶體儲存界。請注 意，該相關的快取記憶體儲存界，可儲存標記於最接近快 取記憶體儲存界相干之處理器的快取記憶體等級。 在此實施例的變化中，干擾的資料擷取可包括藉由其 他程序，儲存至已由該程序載入標記的快取記億體儲存界 ;及藉由其他程序，載入或儲存至已由該程序儲存標記的 快取記憶體儲存界。 在此實施例的變化中，當指定臆測執行中的改變時， 該系統便淸除快取記憶體儲存界的載入標記，並指定臆測 執行中暫存器檔案的改變。該系統亦將儲存標記的快取記 憶體儲存界視爲閂鎖，藉此使其他程序等待擷取該儲存標 記的快取記憶體儲存界。該系統接著將臆測執行中產生的 緩衝器條目，儲存至記憶體，其中所執行的每一儲存緩衝 器條目，包括未標記（藉以解除閂鎖）之相關的快取記億 體儲存界。 在此實施例的變化中，當放棄臆測執行中的改變時， 該系統便放棄臆測執行中暫存器檔案的改變，並淸除快取 -8- 1305897 (5) 記憶體儲存界的載入標記。該系統亦汲取在 生的儲存緩衝器條目，並淸除快取記憶體儲 記。 【實施方式】 下列說明係爲使任一熟悉本技藝之人士 發明，並於特定應用與需求的內文中提供。 的各種修改，對於熟悉本技藝之人士將是顯 中所定義的理論可在不偏離本發明的精神與 於其他實施例與應用。因此，本發明並不希 示的實施例’而是符合此間所揭露之原理與 圍。 電腦系統 圖】描繪依據本發明一實施例之電腦系 系統1 〇〇通常爲任一形式的電腦系統，包括 微處理器爲主的電腦系統、大型電腦、數位 手提電腦裝置、個人資訊管理系統、裝置控 中的計算引擎。如圖1中所描繪的，電腦系 理器1 0 1及二級（L2 )快取記憶體】2 〇，其 未顯示）相連。處理器1〇2結構上與處理器 以下列僅說明處理器1 0 1。 處理器101具有兩個暫存器檔案1〇3及 一爲「現用暫存器檔案」，另一爲備份「影 臆測執行中產 存界的儲存標 執行並利用本 所揭露實施例 而易見的，文 範圍下，施用 望侷限於所顯 特性的最寬範 統1 00。電腦 但不侷限於以 信號處理器、 制器，及裝置 統1 00包括處 與主記憶體（ 1 01相似，所 1 04，其中之 子暫存器檔案 1305897 (6) 」。在本發明的一實施例中，處理器1 ο 1提供快閃複製作 業，立即將暫存器檔案103的所有値複製至暫存器檔案 1 04。此有助於實施快速暫存器查核作業，以支援臆測執 行。 處理器1 0 1亦包括一或多項功能性單元，例如加法器 1 07及乘法器1 08。該些功能性單元用於執行計算作業， 包括擷取自暫存器檔案103或104的運算元。如同傳統處 理器’經由載入緩衝器1 1 1及儲存緩衝器1 1 2進行載入及 儲存作業。 處理器1 0 1另包括一級（L 1 )資料快取記憶體1 1 5， 儲存將爲處理器1 0 1處理的資料項目。請注意，L 1資料 快取記憶體1 1 5中的每一儲存界包括「載入標記位元J ， 標示臆測執行中該儲存界已載入的資料値。如下列參照圖 3 - 8之說明，此載入標記位元係用於判斷臆測執行中是否 發生任何干擾記憶參考。處理器1 〇1亦包括L 1指令快取 記憶體（未顯示）。 請注意，載入標記不必然發生於L1資料快取記憶體 I 1 5。通常載入標記可發生於任一等級的快取記憶體’例 如L 2快取記億體1 2 0。然而，爲求性能之故，載入標記 儘可能發生於最接近處理器的快取記憶體等級’此例中爲 L 1資料快取記億體1 1 5。否則，即使選中L 1 ’亦須前進 至L2快取記憶體120。 L2快取記憶體1 2〇在處理器1 〇1中’與L 1資料快取 記憶體1 ] 5 (及一相關指令快取記憶體）共同作業’並在 -10- 1305897 (7) 處理器1 02中，與L1資料快取記億體1] 7 (及一相關指 令快取記憶體）共同作業。請注意L2快取記憶體1 20與 相干機制 122結合，例如 2002年六月廿六日由 Shailender Chaudhry 及 Marc Tremblay 二發明者所申請之 No. 10/186，11S美國專利「有助於多重處理器系統中臆測 載入之方法與裝置」（發布編號No. US-2002-0199066-A1 )，其中所說明的反向目錄結構。相干機制1 22維持每一 快取記憶體儲存界的「複寫資訊」1 2 1。若快取記憶體儲 存界的目前版本，必須首先擷取自其他處理器，複寫資訊 121便有助於傳送L2快取記憶體120的快取記憶體儲存 界，至提出要求的處理器。 L2快取記憶體1 20中的每一儲存界包括一「儲存標 記位元」，標示於臆測執行中儲存至該儲存界的資料値。 如下列參照圖3 -8之說明，此儲存標記位元係用於判斷臆 測執行中是否發生任何干擾記憶參考。請注意，儲存標記 並非必然發生於L2快取記憶體1 20中。 理想地，儲存標記發生於最接近處理器的快取記憶體 等級，其中快取記憶體儲存界是相干的。對於寫透式L 1 資料快取記憶體而言，諸寫入自動地傳輸至L2快取記憶 體1 2 0。然而，若L 1資料快取記憶體爲一回寫式快取記 億體，吾人便在L1資料快取記憶體中執行儲存標記。（ 請注意，快取記憶體相干協定確保後續修改相同快取記憶 體儲存界的任一其他處理器，將可擷取L 1資料快取記憶 體的快取記憶體儲存界，因而將知悉儲存標記。） -11 - 1305897 ⑻ 執行關鍵區段 圖2描繪依據本發明一實施例，如何執行—關鍵區段 。如圖2左手邊所描繪的，執行關鍵區段的程序，典型地 在進入該關鍵區段之前，需要與該關鍵區段相關的閂鎖。 若該Η鎖已由其他程序獲得’該程序便須等待直至其他程 序解除該閂鎖。一離開該關鍵區段，程序便解除閂鎖。（ 請注意，本說明中「線程」與「程序」可交替使用。） 一閃鎖可與共用的資料結構相關。例如，在擷取一共 用結構前’一程序可在該共用的資料結構上獲得一閂鎖。 該程序接著可執行擷取該共用資料結構之程式碼的關鍵區 段。在該程序完成該共用資料結構的擷取之後，該程序便 解除該問鎖。 相較之下，在本發明中，程序並未獲得一閂鎖，而是 在進入該關鍵區段之前’執行一查核指令。若該關鍵區段 順利地不受其他程序干擾而完成，那麼該程序便執行一指 定作業，指定臆測執行中的變化。此一連串的事件將於下 述參照圖3-8進行更詳細的說明。 請注意’在本發明一實施例中，編譯程式取代獲得具 查核指令之指令的閂鎖，亦取代解除具指定指令之指令的 相關問鎖。（請注意，在被取代的指令間可能無一對一的 關係。例如’包含多個指令的單一閂鎖獲得作業，可能被 單一查核指令所取代。）上述討論假設處理器的指令集已 擴充’以包含查核指令與指定指令。渠等指令將於下述參 -12 - 1305897 (9) 照圖4及7進行更詳細的說明。 臆測執行程序 圖3爲一流程圖，描繪依據本發明一實施例，如何展 開臆測執行。一程序在進入程式碼的關鍵區段之前，首先 執行查核指令（步驟3 02 )。接著，該系統在該關鍵區段 內臆測地執行程式碼，並無該臆測執行的指定結果（步驟 3 04 ) 〇 在臆測執行中，系統持續地監控其他處理器的資料參 考（步驟3 05 )，並判斷在臆測執行中是否發生干擾資料 擷取（步驟3〇6 )。若否，該系統便指定臆測執行中的變 化（步驟3 08 )，接著並重新實施通過該關鍵區段之程式 的一般非臆測執行（步驟3 1 0 )。 另一方面，若檢測到干擾資料擷取，該系統便放棄臆 測執行中的改變（步驟3 1 2 )，並嘗試再次執行該關鍵區 段（步驟3 1 4 )。 在本發明一實施例中，系統嘗試再次臆測地執行該關 鍵區段零、一 '二或更多次。若該些嘗試並未順利，該系 統便回復至於進入該關鍵區段之前，獲取該關鍵區段之閂 鎖的傳統技術，並於離開該關鍵區段後，解除閂鎖。 請注意，干擾資料擷取可包括經由其他程序，進行已 被該程序載入標記之侠取記憶體儲存界的儲存。其亦可包 括經由其他程序’進行已被該程序儲存標記之快取記憶體 儲存界的載入或儲存。 -13- 1305897 (10) 亦請注意’檢測干擾資料擷取之電路，可經由略微修 改傳統快取記億體相干電路，而輕易地完成。此傳統快取 記憶體相干電路目前產生信號，可顯示所指定之快取記憶 體儲存界是否被其他處理器擷取。因此，渠等信號可用以 判斷是否已發生干擾資料擷取。 查核程序 圖4爲一流程圖’描繪依據本發明一實施例之查核作 業。此流程圖描繪圖3中’該流程圖之步驟302所發生者 。此系統隨著暫存器檔案的查核作業（步驟402)而展開 。此可包括自暫存器檔案1〇3，執行快閃複製作業至暫存 器檔案104(參閱圖1)。除了暫存器値的查核作業外， 此快閃複製亦可實施與刻正執行程序相關之各種狀態暫存 器的查核作業。通常’該快閃複製作業執行足夠狀態的查 核，以便重新啓動相關線程。 此查核作業亦使得儲存緩衝器1 1 2成爲「閘門化」（ 步驟4 04 )。此允許儲存緩衝器中的現有條目傳至記憶體 子系統’但防止臆測執行中所產生的新儲存緩衝器條目亦 進行相同傳輸。 載入標記程序 圖5爲一流程圖，描繪依據本發明一實施例，如何於 臆測執行中實施載入標記。在關鍵區段的臆測執行中，該 系統執行一載入作業。在執行此載入作業時，系統首先嘗 -14- 1305897 (11) 試載入L1資料快取記憶體115的資料項（步驟5 02 )。 若該載入產生一快取記億體命中，該系統便「載入標記」 L1資料快取記憶體1 1 5的相關快取記憶體儲存界（步驟 5 0 6 )。此包括設定快取記憶體儲存界的載入標記位元。. 否則，若該載入造成快取記億體漏失，該系統便自較低階 的電腦層級擷取快取記憶體儲存界（步驟5 08 )，並前進 至步驟5 06，載入標記資料快取記憶體1 1 5中的快取記億 體儲存界。 儲存標記程序 圖6爲一流程圖，描繪依據本發明一實施例，如何於 臆測執行中實施儲存標記。在關鍵區段的臆測執行中，該 系統執行一儲存作業。對此儲存作業而言，系統首先預先 取得專用的相關快取記憶體儲存界（步驟602 )。請注意 ’若儲存界已位於快取記憶體中，且已處於專用狀態，那 麼便不執行該預先取得作業。 由於此範例中，L 1資料快取記憶體11 5爲一寫透式 資料快取記憶體，該儲存作業便經由L1資料快取記憶體 1 15傳導至L2快取記億體120。該系統接著嘗試閂鎖L] 資料快取記憶體1 1 5中，與該儲存作業相關的快取記憶體 儲存界（步驟604 )。若該相關的儲存界位於L2快取記 憶體1 20中（快取記憶體命中），該系統便「儲存標記j L2快取記億體1 20中相關的快取記億體儲存界（步驟6 1 0 )。此包括設定該快取記憶體儲存界的儲存標記位元。否 -15- 1305897 (12) 則，若該相關的快取記憶體儲存界並非位於L2快取記憶 體1 2 0中（快取記憶體漏失），該系統便自較低階的電腦 層級擷取快取記憶體儲存界（步驟6 0 8 )，接著並前進至 步驟6 1 0，儲存標記L2快取記憶體1 2 0中的快取記憶體 儲存界。 其次，在該快取記億體儲存界於步驟6 1 0中被儲存標 記之後，該系統便將該儲存資料輸入至儲存緩衝器1 1 2的 條目中（步驟612)。請注意，此儲存資料仍將位於儲存 緩衝器1 1 2中，直至後續的指定作業展開，或直至放棄臆 測執行中的改變爲止。 指定作業 圖7爲一流程圖，描繪依據本發明一實施例，臆測執 行順利完成後，如何執行指定作業。此流程圖描繪圖3之 流程圖的步驟3 0 8中所發生者。 此系統隨著將儲存標記之快取記憶體儲存界視爲被閂 鎖而展開（步驟7 〇 2 )。此意即其他要求儲存標記儲存界 的程序，在可擷取該儲存界之前必須等待，直至該儲存界 不再被閂鎖爲止。此與傳統快速記憶體中儲存界的閂鎖類 似。 接著’該系統便淸除L]資料快取記億體]1 5的載入 標記（步驟7 〇 4 )。 該系統接著將臆測執行中所產生之儲存緩衝器1 ] 2的 條目，指定記憶體層級（步驟706 )。隨著每一條目均指 •16- 1305897 (13) 定後，L2快取記憶體1 2 0中的相關儲存界便未被標 該系統亦指定暫存器檔案的改變（步驟7 0 8 ) ，可包括執行圖I中所描繪之暫存器檔案]03與暫 案104間的快閃複製。 放棄改變 圖8爲一流程圖’描繪依據本發明一實施例， 行順利完成後，如何執行放棄改變。此流程圖描繪 流程圖的步驟3 1 2中所發生者。該系統首先放棄臆 中暫存器檔案的改變（步驟802)。此可包括淸除 地忽略臆測執行中暫存器檔案的改變。由於在實施 行之前，已查核舊暫存器値，所以上述作業是易於 。該系統亦淸除L 1資料快取記憶體5中快取記 存界的載入標記（步驟8 04 )，並汲取臆測執行中 未指定記憶體層級的儲存緩衝器條目（步驟8 0 6 ) ’該系統未標記相關的L2快取記憶體儲存界。最 本發明一實施例中’該系統分支至查核指令指定的 置（步驟808)。如同上述參照圖1之步驟314的 該目標位置的程式碼嘗試再次執行關鍵區段。 上述本發明之實施例的說明，僅體現描繪與說 。不期盼能極盡透徹或將本發明侷限於所揭露的型 此’許多修改與變化對於熟悉本技藝之人士而言是 見的。此外，上述揭露並不期盼侷限本發明。本發 圍由申請專利之範圍訂定。 記。 。例如 存器檔 臆測執 圖3之 測執行 或簡單 臆測執 完成的 憶體儲 產生之 。同時 後，在 目標位 說明， 明之用 式。因 顯而易 明的範 -17- 1305897 (14) 【圖式簡單說明] 圖1描繪依據本發明—實施例的電腦系統。 圖2描繪依據本發明^__•實施仿丨丨， ,' +股刃貫施例，如何執行關鍵區段。 圖3爲 程圖，描繪依據本發明 嫁I ^月〜實施例的臆測執 行程序。

圖4爲一流程圖 描繪依據本發明〜 實施例的查核作 如何於 圖5爲一流程圖，描繪依據本發明〜 賞施例 臆測執行中進行載入標記。 圖6爲一流程圖，描繪依據本發明〜 臆測執行中進行儲存標記。 鹙施例 如何於 寘施例，如何於 寳施例，如何於 圖7爲一流程圖’描繪依據本發明〜 月思測執彳T順利完成後，進行指定作業。 圖8爲一流程圖，描繪依據本發明〜 臆測執彳T順利完成後，放棄改變。 【主要元件對照表〕 1 00 電腦系統 101' 102 處理器 103、 104、 105、 106 暫存器檔案 107 加法器 1 08 乘法器 111' Π 3 載入緩衝器 -18- 1305897 (15) 112' 114 儲存緩衝器 115' 117 資料快取記憶體 116' 118 載入標記位元 119 儲存標記位元 120 快取記憶體 12 1 複寫資訊 122 相千機制 -19-

Claims (1)

1. 曰書 ¥ 日修丨 替换頁 拾、申請專利範圍 附件4A: 第93102963號專利申請案 中文申請專利範圍替換本 民國96年7月26日修正 1. 一種藉由臆測地執行程式碼之關鍵區段而避免閂鎖 的方法，包括： 允許程序臆測地執行程式中程式碼之關鍵區段，不需 首先獲得與該關鍵區段相關的閂鎖； 其中若該程序完成該關鍵區段，而未受其他程序的干 擾資料擷取，該方法便進一步包括： 指定臆測執行中的改變，並恢復經過該關鍵區段之程 式的正常非臆測執行；及 其中若在執行關鍵區段中發生其他程序的干擾資料擷 取，該方法便進一步包括： 放棄臆測執行中的改變，並嘗試零或多次地再次執行 該關鍵區段。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中允許於該關鍵 區段的臆測執行中，進行其他程序的資料擷取。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法’其中嘗試再次執行 該關鍵區段，包括臆測地再次執行該關鍵區段。 4.如申請專利範圍第3項之方法，其中若該關鍵區段 歷經許多臆測執行的嘗試後，並未順利地完成，該方法便 進一步包括： '· 1 1 丨··丨 . "丨 1305897 萆H#4)正替換頁 獲得與該關鍵區段相關的閂鎖； 非臆測地執行該關鍵區段；及 解除與該關鍵區段相關的該閂鎖。 5 .如申請專利範圍弟1項之方法，其中於允許臆測地 執行該關鍵區段之程序前，該方法進一步包括執行_查核 作業’查核暫存器的値，及與該程序相關的其他狀態資訊

   6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中於該關鍵區段 的臆測執行中，進行一載入作業，該方法進一步包括載入 標記一相關的快取記億體儲存界。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中該相關的快取 記憶體儲存界被載入標記於一級（L 1 )快取記憶體中。

   8 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中於該關鍵區段 的臆測執行中，進行一儲存作業，該方法進一步包括：預 先取得專用的相關快取記億體儲存界；並「儲存標記」相 關的快取記憶體儲存界。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該相關的快取 記憶體儲存界，被儲存標記於最接近快取記憶體儲存界相 干之處理器的快取記憶體等級。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中干擾的資料 擷取可包括： 藉由其他程序，儲存至已由該程序載入標記的快取記 憶體儲存界；及 藉由其他程序，載入或儲存至已由該程序儲存標記的 -2- 1305897 ! (3) / 快取記憶體儲存界。 1 1 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中在執行該關 鍵區段之前，程序執行查核作業： 查核目前處理器的暫存器檔案；及 使得該程序的儲存緩衝器成爲閘門化，如此該儲存緩 衝器便不能將臆測執行中所產生的儲存向外傳送。

   1 2 .如申請專利範圍第1項之方法，其中指定臆測執 行中的改變包括： 將被儲存標記之快取記憶體儲存界視爲已閂鎖，藉以 使得其他程序等待擷取被儲存標記之快取記億體儲存界； 清除快取記憶體儲存界的載入標記； 將該臆測執行中所產生之儲存緩衝器條目指定至記憶 體，其中指定每一儲存緩衝器條目包括解除標記，藉以解 除相關快取記憶體儲存界的閂鎖；及 指定臆測執行中暫存器檔案的改變。

   1 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中放棄臆測執 行中的改變包括： 放棄臆測執行中暫存器檔案的改變； 清除快取記憶體儲存界的載入標記； 汲取臆測執行中所產生之儲存緩衝器條目；及 清除快取記憶體儲存界的儲存標記。 1 4. 一種藉由臆測地執行程式碼之關鍵區段而避免閂 鎖的裝置，包括： 一種臆測執行機制單元，用以允許程序臆測地執行程 -3- 1305897 (4)

   式中程式碼之關鍵區段，不需首先獲得與該關鍵區段相關 的閂鎖； 一種指定機制單元’其中若該程序完成該關鍵區段， 而未受其他程序的干擾資料擷取’該指定機制單元便用以 指定臆測執行中的改變，並恢復經過該關鍵區段之程式的 正常非臆測執行；及

   一種再次執行機制單元，其中若在執行關鍵區段中發 生其他程序的干擾資料擷取’該再次執行機制單元便用以 放棄臆測執行中的改變’並嘗試零或多次地再次執行該關 鍵區段。 15. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中該臆測執行 機制單元’用以允許於該關鍵區段的臆測執行中，進行其 他程序的資料擷取。 16. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中該再次執行 機制單元，用以臆測地再次執行該關鍵區段。

   17·如申請專利範圍第14項之裝置，其中若該關鍵區 段歷經許多臆測執行的嘗試後，並未順利地完成，該再次 執行機制單元用以： 獲得與該關鍵區段相關的閂鎖； 非臆測地執行該關鍵區段；及 解除與該關鍵區段相關的該閂鎖。 1 8 .如申請專利範圍第1 4項之裝置，進一步包括一查 核機制單元，在允許該程序臆測地執行該關鍵區段之前， 用以查核暫存器的値，及與該程序相關的其他狀態資訊。 -4- 1305897 (5)

   1 9.如申請專利範圍第】4項之裝置，其中於該關鍵區 段的臆測執行中，一旦執行載入作業，該臆測執行機制單 元便用以載入標記一相關的快取記憶體儲存界。 20.如申請專利範圍第1 9項之裝置’其中該相關的快 取SS憶體儲存界被載入標記於一級（l 1 )快取記憶體中。 2 1 ·如申請專利範圍第丨3項之裝置，其中於該關鍵區 段的臆測執行中’一旦執行儲存作業，該臆測執行機制單 元便用以：

   預先取得專用的相關快取記憶體儲存界；並儲存標記 相關的快取記憶體儲存界。 2 2 .如申請專利範圍第2 1項之裝置，其中相關的快取 記憶體儲存界，被儲存標記於最接近快取記憶體儲存界相 干之處理器的快取記憶體等級。 23. 如申請專利範圍第14項之裝置，其中干擾的資料 擷取可包括：

   藉由其他程序，儲存至已由該程序載入標記的快取記 憶體儲存界；及 藉由其他程序，載入或儲存至已由該程序儲存標記的 快取記憶體儲存界。 24. 如申請專利範圍第14項之裝置，進一步包括一查 核機制單元，其中在執行該關鍵區段之前’該查核機制單 元用以： 查核現有處理器暫存器檔案；及 安裝該程序的儲存緩衝器使其成爲閘門化’如此該儲 -5- 躲？‘傭 1305897 (6) 存緩衝器便不能將臆測執行中所產生的儲存向外傳送。 25 .如申請專利範圍第1 4項之裝置，其中當指定臆測 執行中的改變時，該指定機制單元用以： 將被儲存標記之快取記憶體儲存界視爲已閂鎖，藉以 使得其他程序等待擷取被儲存標記之快取記億體儲存界； 清除快取記憶體儲存界的載入標記；

   將該臆測執行中所產生之儲存緩衝器條目指定至記憶 體，其中指定每一儲存緩衝器條目包括解除標記，藉以解 除相關快取記憶體儲存界的閂鎖；及 指定臆測執行中暫存器檔案的改變。 26.如申請專利範圍第14項之裝置，其中當放棄臆測 執行中的改變.時，該指定機制單元用以： 放棄臆測執行中暫存器檔案的改變； 清除快取記憶體儲存界的載入標記；

   汲取臆測執行中所產生之儲存緩衝器條目；及 清除快取記憶體儲存界的儲存標記。 2 7.—種藉由臆測地執行關鍵區段以避免閂鎖之電腦 系統，包括： 一處理器； 在該處理器中的一種臆測執行機制，用以允許程序臆 測地執行程式中程式碼之關鍵區段，不需首先獲得與該關 鍵區段相關的閂鎖； 在該處理器中的一種指定機制，其中若該程序完成該 關鍵區段，而未受其他程序的干擾資料擷取，該指定機制 -6- 1305897 ------- I年月曰修’i.L替換頁丨 便用以指定臆測執行中的改變，並恢復經過該關鍵區段之 程式的正常非臆測執行；及 在該處理器中的一種再次執行機制，其中若在執行關 鍵區段中發生其他程序的干擾資料擷取，該再次執行機制 便用以放棄臆測執行中的改變，並嘗試零或冬> ^ 少人地再次執 行該關鍵區段。