能在多個(gè)特權(quán)層級(jí)執(zhí)行指令的數(shù)據(jù)處理裝置中的性能監(jiān)控的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本技術(shù)涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域。更具體地，本技術(shù)涉及具有性能監(jiān)控電路并且能夠在多個(gè)特權(quán)層級(jí)(privilege level)中的一個(gè)層級(jí)中執(zhí)行指令的數(shù)據(jù)處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)處理裝置可具有多個(gè)性能監(jiān)控電路，以監(jiān)控裝置性能的各個(gè)方面。例如，性能監(jiān)控電路可包括計(jì)數(shù)器，這些計(jì)數(shù)器計(jì)算處理器內(nèi)各個(gè)事件的發(fā)生次數(shù)，比如，已被執(zhí)行的指令的數(shù)目、緩存存取數(shù)目，等等，這能夠提供關(guān)于處理性能的信息。這可用于例如檢驗(yàn)軟件是否高效執(zhí)行，或在多個(gè)處理電路之間進(jìn)行負(fù)載平衡。
[0003]—些處理裝置可支持程序指令在多個(gè)不同特權(quán)層級(jí)的執(zhí)行，其中處理電路系統(tǒng)當(dāng)在一個(gè)特權(quán)層級(jí)執(zhí)行時(shí)可存取資源或具有其他能力，該處理電路系統(tǒng)在另一不同特權(quán)層級(jí)執(zhí)行時(shí)原本無(wú)法進(jìn)行該存取或不具有這些能力。本技術(shù)設(shè)法改進(jìn)這種系統(tǒng)中的性能監(jiān)控。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]自一個(gè)方面來(lái)看，本技術(shù)提供了數(shù)據(jù)處理裝置，包括:
[0005]處理電路系統(tǒng)，該處理電路系統(tǒng)被配置為在多個(gè)特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行程序指令；以及
[0006]多個(gè)性能監(jiān)控電路，其中，處理電路系統(tǒng)被配置為:響應(yīng)于由處理電路系統(tǒng)在第一特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行的至少一個(gè)程序指令而設(shè)置第一配置數(shù)據(jù)，所述第一配置數(shù)據(jù)用于控制由性能監(jiān)控電路的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控；
[0007]處理電路系統(tǒng)被配置為:響應(yīng)于由處理電路系統(tǒng)在第二特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行的至少一個(gè)程序指令而設(shè)置禁用控制標(biāo)志，第二特權(quán)層級(jí)高于第一特權(quán)層級(jí)；以及
[0008]該裝置包括性能監(jiān)控控制電路系統(tǒng)，該性能監(jiān)控控制電路系統(tǒng)被配置為:如果該禁用控制標(biāo)志具有預(yù)定值，則在處理電路系統(tǒng)正在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行指令時(shí)，禁用由性能監(jiān)控電路的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控。
[0009]從另一方面來(lái)看，本技術(shù)提供了一種數(shù)據(jù)處理設(shè)備，該設(shè)備包括:
[0010]處理裝置，該處理裝置用于在多個(gè)特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行程序指令；以及
[0011]多個(gè)性能監(jiān)控裝置，這些性能監(jiān)控裝置用于執(zhí)行性能監(jiān)控，其中，處理裝置被配置為:響應(yīng)于由處理裝置在第一特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行的至少一個(gè)程序指令而設(shè)置第一配置數(shù)據(jù)，該第一配置數(shù)據(jù)用于控制由性能監(jiān)控裝置的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控；
[0012]處理裝置被配置為:響應(yīng)于由處理裝置在第二特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行的至少一個(gè)程序指令而設(shè)置禁用控制標(biāo)志，第二特權(quán)層級(jí)高于第一特權(quán)層級(jí)；以及
[0013]該設(shè)備包括性能監(jiān)控控制裝置，該性能監(jiān)控控制裝置用于:如果該禁用控制標(biāo)志具有預(yù)定值，則在處理手段正在第二特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行指令時(shí)，禁用由性能監(jiān)控裝置的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控。
[0014]從另一方面來(lái)看，本技術(shù)提供了一種用于包括多個(gè)性能監(jiān)控電路的數(shù)據(jù)處理裝置的性能監(jiān)控方法，該方法包括:
[0015]響應(yīng)于在第一特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行的至少一個(gè)程序指令，設(shè)置第一配置數(shù)據(jù)，以控制由性能監(jiān)控電路的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控；以及
[0016]如果該數(shù)據(jù)處理裝置正在高于第一特權(quán)層級(jí)的第二特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行程序指令，并且響應(yīng)于在第二特權(quán)層級(jí)處執(zhí)行的至少一個(gè)指令而設(shè)置的禁用控制標(biāo)志具有預(yù)定值，則禁用由性能監(jiān)控電路的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1示意性地示出了具有性能監(jiān)控電路的數(shù)據(jù)處理裝置的一部分；
[0018]圖2示出了支持虛擬化的系統(tǒng)中的不同特權(quán)層級(jí)的示例；
[0019]圖3示出了具有安全域和較不安全域的系統(tǒng)中的不同特權(quán)層級(jí)的示例；
[0020]圖4示出了一組性能監(jiān)控電路的示例，該組性能監(jiān)控電路具有用于配置性能監(jiān)控電路的配置數(shù)據(jù)；
[0021]圖5示出了性能監(jiān)控電路的示例，這些性能監(jiān)控電路可由特權(quán)層級(jí)的階層進(jìn)行配置；及
[0022]圖6示出了更高特權(quán)層級(jí)的示例，該更高特權(quán)層級(jí)使自身對(duì)被配置為較低特權(quán)層級(jí)的性能監(jiān)控器隱藏。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在支持多個(gè)特權(quán)層級(jí)并且具有多個(gè)性能監(jiān)控電路的數(shù)據(jù)處理裝置中，性能監(jiān)控電路的第一子集可通過(guò)在第一特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的代碼來(lái)進(jìn)行配置。例如，可允許在第一特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的代碼配置性能監(jiān)控電路的第一子集監(jiān)控性能的方式，比如，配置性能監(jiān)控電路是否為主動(dòng)的，并且如果這些電路是主動(dòng)的，則配置這些電路追蹤何種事件，或正在執(zhí)行何種類型的性能監(jiān)控。
[0024]然而，處理電路系統(tǒng)可隨后切換到在高于第一特權(quán)層級(jí)的第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行代碼。有時(shí)，對(duì)被配置為在第一特權(quán)層級(jí)的性能監(jiān)控電路而言當(dāng)代碼正在第二特權(quán)層級(jí)被執(zhí)行時(shí)繼續(xù)監(jiān)控性能是恰當(dāng)?shù)?。例如，在第一特?quán)層級(jí)對(duì)應(yīng)于操作系統(tǒng)并且第二特權(quán)層級(jí)對(duì)應(yīng)于超級(jí)管理器(hypervisor)的虛擬系統(tǒng)中，超級(jí)管理器陷阱影響由位于第一特權(quán)層級(jí)的操作系統(tǒng)管理的代碼的性能，因此，為允許操作系統(tǒng)的編程人員或操作系統(tǒng)中的應(yīng)用追蹤代碼的實(shí)際性能，即使當(dāng)處理電路系統(tǒng)切換到第二特權(quán)層級(jí)時(shí)，也可能需要允許性能監(jiān)控電路繼續(xù)監(jiān)控。然而，本技術(shù)的發(fā)明者意識(shí)到，在其他情況下，當(dāng)處于第二特權(quán)層級(jí)中時(shí)，由第一特權(quán)層級(jí)所配置的性能監(jiān)控電路繼續(xù)操作可能是不恰當(dāng)?shù)?。例如，第二特?quán)層級(jí)可能被調(diào)用執(zhí)行安全關(guān)鍵任務(wù)，比如，核查密碼。如果這樣，則配置于第一特權(quán)層級(jí)的性能監(jiān)控電路可用于獲得關(guān)于在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的安全關(guān)鍵任務(wù)的信息，該任務(wù)可能在安全性上受損。例如，如果位于第一特權(quán)層級(jí)的代碼配置性能監(jiān)控電路的第一子集中的一者以計(jì)算在核查密碼時(shí)經(jīng)過(guò)的處理周期數(shù)目，則這可指示與僅經(jīng)過(guò)幾個(gè)周期相比，密碼在核查流程中更進(jìn)一步，從而可指示與先前的嘗試相比密碼中更多部分是正確的。這種類型的信息可有助于減少為了協(xié)助破解密碼而進(jìn)行的置換數(shù)目。因此，當(dāng)處理電路系統(tǒng)正在執(zhí)行第二特權(quán)層級(jí)的代碼時(shí)，配置在第一特權(quán)層級(jí)的性能監(jiān)控電路的第一子集繼續(xù)監(jiān)控性能有時(shí)可能是極其不合乎需要的。
[0025]為了解決該問(wèn)題，提供了可響應(yīng)于在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的指令而被設(shè)置的禁用控制標(biāo)志。(在硬件中)提供性能監(jiān)控控制電路系統(tǒng)，以在處理電路系統(tǒng)正在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行指令時(shí)，在禁用控制標(biāo)志具有預(yù)定值的情況下，禁用由性能監(jiān)控電路的第一子集執(zhí)行的性能監(jiān)控。因此，在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的代碼能夠選擇是否使自身對(duì)配置在第一特權(quán)層級(jí)的性能監(jiān)控電路隱藏，以改進(jìn)安全性。
[0026]除性能監(jiān)控電路的第一子集外，還可存在性能監(jiān)控電路的第二子集，該第二子集是響應(yīng)于在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的指令而被配置的。因此，第二特權(quán)層級(jí)的代碼可獨(dú)立于由第一特權(quán)層級(jí)配置的性能監(jiān)控電路的第一子集來(lái)配置其自己的性能監(jiān)控電路集。在一些情況下，第二特權(quán)層級(jí)的代碼除第二子集外還能夠配置第一子集，但第一特權(quán)層級(jí)的代碼可能被阻止配置第二子集內(nèi)的性能監(jiān)控電路。類似地，為存取由性能監(jiān)控電路記錄的信息，第二特權(quán)層級(jí)的代碼可存取性能監(jiān)控電路的第一子集和第二子集，但第一特權(quán)層級(jí)的代碼則僅可存取第一子集。可替代地，在一些情況下，第二特權(quán)層級(jí)的代碼能夠選擇第一特權(quán)層級(jí)的代碼是否能夠存取由性能監(jiān)控電路的第二子集記錄的性能數(shù)據(jù)。
[0027]由于第二特權(quán)層級(jí)的代碼已設(shè)置禁用控制標(biāo)志及處理電路系統(tǒng)當(dāng)前正處于第二特權(quán)層級(jí)，因此當(dāng)由性能監(jiān)控電路的第一子集進(jìn)行的性能監(jiān)控被控制電路系統(tǒng)禁用時(shí)，仍可允許由性能監(jiān)控電路的第二子集進(jìn)行的性能監(jiān)控。由此，禁用控制標(biāo)志僅影響性能監(jiān)控電路的第一子集，而不影響第二子集進(jìn)行的性能監(jiān)控。
[0028]在一些實(shí)施例中，哪些性能監(jiān)控電路屬于第一子集以及哪些性能監(jiān)控電路屬于第二子集的分配可為固定的。例如，可在第一特權(quán)層級(jí)配置固定數(shù)目的性能監(jiān)控電路，并且可在第二特權(quán)層級(jí)配置另一固定數(shù)目的性能監(jiān)控。
[0029]然而，在一些情況下，能夠視情況將特定性能監(jiān)控電路重新分配為屬于第一子集或者第二子集，可能更為有效。例如，第二特權(quán)層級(jí)的代碼可能并非始終需要相同數(shù)目的性能監(jiān)控電路。為避免提供更大數(shù)目的性能監(jiān)控電路來(lái)滿足第一特權(quán)層級(jí)及第二特權(quán)層級(jí)中每一者所需的最大可能數(shù)目的性能監(jiān)控電路，更為有效的方式可為先提供共享性能監(jiān)控電路集，然后根據(jù)要求將特定性能監(jiān)控電路重新分配為第一子集或第二子集中的一者。處理電路系統(tǒng)可響應(yīng)于在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行的指令而設(shè)置用于控制此舉的分配數(shù)據(jù)。由此，第二特權(quán)層級(jí)的代碼可負(fù)責(zé)將性能監(jiān)控電路劃分為第一子集和第二子集，及第一特權(quán)層級(jí)的代碼可能不被允許設(shè)置分配數(shù)據(jù)。
[0030]分配數(shù)據(jù)可具有各種形式。在一個(gè)示例中，每一性能監(jiān)控電路可具有指示該電路是屬于第一子集還是屬于第二子集的標(biāo)志。然而，這可需要相對(duì)大量的數(shù)據(jù)。
[0031]表示分配數(shù)據(jù)的尤為有效的方法是針對(duì)性能監(jiān)控電路具有預(yù)定序列，每一電路在序列內(nèi)具有預(yù)定位置；以及針對(duì)分配數(shù)據(jù)指示序列內(nèi)的邊界位置。性能監(jiān)控電路的第一子集可由此在邊界位置的一側(cè)包括性能監(jiān)控電路，并且第二子集可在邊界位置的另一側(cè)至少包括性能監(jiān)控電路。以此方式，邊界位置的簡(jiǎn)單指示足以標(biāo)識(shí)哪些電路屬于每一子集。例如，每一性能監(jiān)控電路可具有相關(guān)聯(lián)的索引，性能監(jiān)控電路的第一子集可以是所具有的索弓丨大于(或小于)由邊界位置表示的索引的那些電路。
[0032]禁用控制標(biāo)志可以僅影響當(dāng)處理電路系統(tǒng)正在第二特權(quán)層級(jí)執(zhí)行指令時(shí)性能監(jiān)控電路的第一子集的性能監(jiān)控。因此，當(dāng)處于第一特權(quán)層級(jí)時(shí)，即使禁用控制標(biāo)志具有預(yù)定值，仍可允許由性能監(jiān)控電路的第一子集進(jìn)行的性能監(jiān)控。以此方式，因?yàn)橛捎诮每刂茦?biāo)志不會(huì)影響在第一特權(quán)層級(jí)進(jìn)行的性能監(jiān)控所以在切換回第一特權(quán)層級(jí)前不一定要清除禁