將存儲器壓縮數(shù)據(jù)存儲到存儲器壓縮磁盤上的方法技術(shù)

一種存儲信息的方法（和系統(tǒng)），包括將主存儲器壓縮信息存儲到存儲器壓縮磁盤上，其中頁被單個地存儲和檢索，而不用解壓該主存儲器的壓縮信息。（*該技術(shù)在2023年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)總體上涉及壓縮存儲器和壓縮磁盤系統(tǒng)，更具體而言，涉及到一種方法，該方法用于在存儲器和磁盤適配器之間來回傳送壓縮數(shù)據(jù)，以及用于將存儲器壓縮數(shù)據(jù)存儲到磁盤上，由此在存儲器和磁盤之間傳送數(shù)據(jù)時就不需要解壓數(shù)據(jù)和重新壓縮數(shù)據(jù)，這樣就節(jié)省了系統(tǒng)時間和帶寬。
技術(shù)介紹
主存儲器壓縮在計算機(jī)組織上的新興研發(fā)是將數(shù)據(jù)壓縮應(yīng)用到計算機(jī)系統(tǒng)的主存儲器上，其中在主存儲器中的數(shù)據(jù)以壓縮格式存儲。例如，圖1展示實(shí)現(xiàn)壓縮主存儲器110的示范性計算機(jī)系統(tǒng)100的總體結(jié)構(gòu)。在圖1中，中央處理單元(CPU)102將數(shù)據(jù)讀到高速緩存器104中并從高速緩存器104寫數(shù)據(jù)。高速緩存器的“未命中”和“存儲”導(dǎo)致通過壓縮控制器106讀取和寫入壓縮主存儲器110。即，典型地，CPU將從高速緩存器104中獲取數(shù)據(jù)(例如，假設(shè)高速緩存器“命中”)，然而當(dāng)高速緩存器“未命中”時，CPU將通過壓縮控制器106從主存儲器110獲取數(shù)據(jù)。這樣的數(shù)據(jù)會被檢索到CPU，然后該數(shù)據(jù)可能會被存儲到高速緩存器104中(例如，通常所謂的“存儲一貫穿”高速緩存器，這是一種最常用的高速緩存技術(shù))。通常將壓縮主存儲器110劃分為大量邏輯上大小固定的段(例如，跨越連續(xù)的存儲器地址范圍的段)。這些邏輯段是壓縮的單位，被稱為“存儲器行”。存儲器行在物理上以壓縮格式存儲，因此占用數(shù)目可變的物理存儲單元。已經(jīng)提出的幾種計算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計方案，其中主存儲器的內(nèi)容被壓縮，包括美國專利No.5,761,536，標(biāo)題為“System andMethod for Reducing Memory Fragmentation by Assigning Remaindersto Share Memory Blocks on a Best Fit Basis”(“用于通過以最佳適應(yīng)為基準(zhǔn)來分配剩余以便共享存儲器塊來減少存儲器碎片的系統(tǒng)和方法”)以及Franaszek等人的“Design and Analysis of InternalOrganizations for Compressed Random Access Memories”(“對壓縮的隨機(jī)存取存儲器的內(nèi)部組織的設(shè)計和分析”)，IBM ResearchReport RC 21146，IBM Watson Research Center，1998年3月30日(修訂時間1998年10月9日)。在頁式存儲器系統(tǒng)中，存儲器管理的單位是“頁”，通常由具有連續(xù)實(shí)際地址的4096個字節(jié)組成，以4096個字節(jié)為邊界對齊。壓縮的單位可以是任何大小，在有些系統(tǒng)中，壓縮的單位是頁。為了簡化壓縮存儲器系統(tǒng)的管理，更好地是選擇壓縮單位的大小(稱為“行”)使得未壓縮的頁的大小是未壓縮的行的大小的倍數(shù)。然后將頁劃分為固定數(shù)量的行，并且一起對行的字節(jié)進(jìn)行壓縮和解壓。以下，假設(shè)未壓縮行的長度是1024字節(jié)。對行進(jìn)行壓縮產(chǎn)生了大小可變的壓縮行(例如，不同行將壓縮到不同數(shù)目的字節(jié))。壓縮的行大小是一個重要的參數(shù)，它對于物理存儲器的管理是必需的。如果將沒有壓縮到小于其原始大小的行保留為不被壓縮，則人們需要(1+log(n))個比特來描述所壓縮的行的大小，其中n是原始大小的字節(jié)數(shù)，該對數(shù)的底是2。為了簡化管理，將所壓縮的行的大小可限制成是固定數(shù)目字節(jié)的倍數(shù)，例如通過使用零來“填充”(padding)所壓縮的行。術(shù)語“區(qū)組”(granule)被用來指示所壓縮數(shù)據(jù)的原子大小。區(qū)組大小應(yīng)該是行的大小的除數(shù)。圖2更詳細(xì)地展示壓縮主存儲器系統(tǒng)210的體系結(jié)構(gòu)200。體系結(jié)構(gòu)200包括包含高速緩存行241和高速緩存目錄242的高速緩存器240，包含壓縮器261和解壓器262的壓縮控制器260，以及壓縮主存儲器210。壓縮主存儲器210包括目錄220和大量大小固定的塊230，也稱為“存儲器扇區(qū)”。上面示范性的格式和組織就是所指的“主存儲器的壓縮數(shù)據(jù)”。如圖2所示，對于從壓縮存儲器到高速緩存器的讀取，解壓器262被應(yīng)用，反之當(dāng)從高速緩存器寫到壓縮主存儲器時，必須經(jīng)由壓縮器261對行進(jìn)行壓縮。眾所周知的是，在高速緩存器中的行類似地被保持在主存儲器中。對于這些行，如果必須要從高速緩存器去除一個行(例如，該高速緩存器的容量被用盡)，那么如果被修改的話，則正被去除的高速緩存器行就經(jīng)由壓縮器261被寫回到壓縮主存儲器210。如果在高速緩存器240中沒有查找到與地址A相關(guān)聯(lián)的高速緩存行，則該地址A 270就被用來編制到目錄D 220中作為索引。這一點(diǎn)不同于常規(guī)計算機(jī)系統(tǒng)，在常規(guī)計算機(jī)系統(tǒng)中，地址被用來直接定位存儲器M 210中的存儲單元。每個目錄條目包含允許所關(guān)聯(lián)的高速緩存行被檢索的信息。由D220中的目錄條目所指的壓縮數(shù)據(jù)的單位可以對應(yīng)于高速緩存行241，或者壓縮的單位可以大于一個高速緩存行，在該高速緩存行的例子中，多個高速緩存行可以被壓縮在一起成為一個壓縮單位。與地址A1 271相關(guān)聯(lián)的行1的目錄條目221適用于已經(jīng)被壓縮到一定程度的行，按照該程度所壓縮的行可被完全地存儲到該目錄條目中。圖2中的行A2 272、A3 273、以及A4 274沒有壓縮到足以被存儲到一個目錄條目中，因此它們被存儲到整數(shù)數(shù)目的存儲器扇區(qū)中。與地址A2 272相關(guān)聯(lián)的行2的目錄條目222適用于使用第一個滿的存儲器扇區(qū)231和第二個部分填充的存儲器扇區(qū)232以壓縮格式被存儲的行。最后，與地址A3 273和A4 274相關(guān)聯(lián)的行3和行4的目錄條目223和224適用于使用大量滿的存儲器扇區(qū)(對于行3是2個扇區(qū)233和234，并且對于行4沒有扇區(qū))以壓縮格式被存儲的行，并且其中這兩個壓縮行的剩余已經(jīng)被組合在塊235中。由在一個頁之內(nèi)(或者跨多個頁)的不同行所共享的存儲器-扇區(qū)被用來減少碎片，并且在這一情形中，將共享存儲器扇區(qū)的行稱為共居者。圖3展示了目錄(220)條目格式的一些例子，它們可用在圖2的主存儲器系統(tǒng)210的目錄220中。對于此例來說，假設(shè)圖2的存儲器扇區(qū)230的大小是256字節(jié)，并假設(shè)圖2的高速緩存行241的大小是1024字節(jié)。這樣，行就能夠使用四個存儲器扇區(qū)以未壓縮的格式被存儲。對于這一例子，使用了大小為16字節(jié)的目錄條目，其中第一字節(jié)包括大量的標(biāo)志。第一字節(jié)301的內(nèi)容確定目錄條目的剩余的格式。標(biāo)志位302指明該行以壓縮格式還是以未壓縮格式被存儲。如果以未壓縮格式被存儲，則目錄條目的剩余被解釋為用于行1306，其中四個30比特的地址給出包含該行的四個存儲器扇區(qū)的存儲器中的地址。如果以壓縮格式被存儲，則標(biāo)志位303指示該壓縮行是否完全被存儲到該目錄條目中。如果確實(shí)如此，則該目錄條目的格式就與用于行3308的格式一樣，其中存儲可達(dá)120比特的壓縮數(shù)據(jù)。否則，對于長度大于120比特的壓縮行，可以使用用于行1306或者行2307所展示的格式。在行1306格式的情形下，附加標(biāo)志位304指定用來存儲該壓縮行的塊數(shù)，從1-4的30比特的地址指定該扇區(qū)的位置，最后，在最后的存儲器扇區(qū)(以32字節(jié)為單位)中存儲的該壓縮行的剩余或者碎片的大小，與指示該碎片被存儲在該存儲器扇區(qū)的開始處還是結(jié)尾處的位一起，由四個碎片信息位305給出。目錄條目格式307說明一種候選格式，在該格式中，將該壓縮行的一部分存儲到目錄條目中(以便減本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種存儲信息的方法，包括：分別存儲和檢索主存儲器壓縮信息到存儲器壓縮磁盤上和分別從存儲器壓縮磁盤上存儲和檢索主存儲器壓縮信息，其中頁是被單個地存儲和檢索的，而不用解壓所述主存儲器壓縮信息。

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：C本維尼斯特，V卡斯特里，PA弗拉納斯?jié)煽?/a>，
申請(專利權(quán))人：國際商業(yè)機(jī)器公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]