一种片上指令cache的实现方法

摘要

一种片上指令cache的实现方法，指令cache的结构由cache控制寄存器、cache段起始地址寄存器、匹配标志P位、cache段字存储器以及LRU替换堆栈等组成。本发明特点在于，片上指令cache结构简单，面积小，功耗低，便于在芯片上实现，根据本发明的片上指令cache的结构而设计的工作流程简单，与其它功能部件的时序配合容易，提高了指令cache工作的可靠性，采用硬件替换堆栈选择替换段号，避免了软件判断，提高了指令cache的工作速度。

主权项

1、一种片上指令cache的实现方法，其特征在于：指令cache的结构由一cache控制寄存器、cache段起始地址寄存器、匹配标志P位、cache段字存储器以及LRU替换堆栈构成，cache控制寄存器用于控制或表示cache的状态，cache段起始地址寄存器用于存储指令地址的段地址，匹配标志P位用于标识是否有一个段内字已经对准，cache段字存储器用于存储指令，LRU替换堆栈用于记录cache段替换的顺序；当请求外部存储器给出指令字时，会出现两种情况，cache命中或cache未命中，如果cache命中，从cache中读出指令，该分段号压入LRU替换堆栈的顶部，配置相应的P标记；如果cache未命中，存在两种情况：第一种情况是cache段起始地址寄存器与该指令地址相匹配，但没有设置相应的匹配标志P位，此时同时进行如下操作：从存储器中读出指令并拷贝到cache，将该分段号压入LRU替换堆栈的顶部，配置相应的匹配标志P位；第二种情况是cache段起始地址寄存器与指令地址不匹配，此时同时进行如下操作：从LRU替换堆栈中选择将被替换的分段号，该段中的所有匹配标志P位清除，将指令的地址的相应位宽的值载到替换的分段的cache段始地址寄存器中，取得指令并拷贝到cache并将P标志置位，将替换的分段号压入LRU替换堆栈的栈顶。