專利名稱：一種內(nèi)存架構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)存架構(gòu)。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)內(nèi)存的性能提升速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于處理器性能提升的速度。相對(duì)于處理器來(lái)說(shuō)，內(nèi)存訪問(wèn)延遲以每十年5倍的速度增長(zhǎng)，這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的失衡，形成了阻礙處理器性能提升的“存儲(chǔ)墻”，從而使得內(nèi)存系統(tǒng)成為整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能瓶頸之一。為了解決這一問(wèn)題，很多新的內(nèi)存技術(shù)被提出來(lái)。如DRAM,相變內(nèi)存，STT-RAM等。但各種技術(shù)在ECC支持，任意代理，容錯(cuò)，安全訪問(wèn)和內(nèi)存加密等方面具有不同的缺點(diǎn)，例如相變內(nèi)存和STT-RAM讀寫(xiě)速度慢，存在寫(xiě)入損耗。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何提供一種內(nèi)存架構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)異質(zhì)存儲(chǔ)芯片的混合架構(gòu)，并支持ECC，任意代理，容錯(cuò)，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)和內(nèi)存加密等多種功能，使得系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度快，寫(xiě)入損耗小，數(shù)據(jù)安全性強(qiáng)。(二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了 一種內(nèi)存架構(gòu),所述多功能內(nèi)存架構(gòu)由內(nèi)存條和內(nèi)存控制器構(gòu)成，所述內(nèi)存條由存儲(chǔ)器件組成，所述內(nèi)存控制器支持多種存儲(chǔ)器件和多種功能。優(yōu)選的，所述各存儲(chǔ)器件為異質(zhì)或同質(zhì)的存儲(chǔ)器件。優(yōu)選的，所述存儲(chǔ)器件含有非易失性存儲(chǔ)器件芯片和易失性存儲(chǔ)器件芯片。優(yōu)選的，所述各存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)為非層次式或?qū)哟问?。?yōu)選的，所述存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)芯片數(shù)量大于由DRAM存儲(chǔ)器件芯片構(gòu)成的非ECC內(nèi)存條的存儲(chǔ)芯片數(shù)量，多出的存儲(chǔ)芯片作為代理芯片。優(yōu)選的，所述多種功能包括ECC功能，任意代理功能，容錯(cuò)功能，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能。優(yōu)選的，所述多種功能包括ECC功能，任意代理功能，容錯(cuò)功能，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能。優(yōu)選的，所述ECC功能利用所述易失性存儲(chǔ)器件芯片存放ECC信息；所述任意代理功能在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)，內(nèi)存控制器使用所述代理芯片來(lái)替代非代理芯片存儲(chǔ)進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，代理芯片和非代理芯片間通過(guò)內(nèi)存控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；所述容錯(cuò)功能當(dāng)非代理芯片發(fā)生損壞時(shí)，由代理芯片取代發(fā)生損壞的非代理芯片;所述增強(qiáng)安全功能采用易失性存儲(chǔ)器件芯片作為代理芯片，內(nèi)存條斷電時(shí)，不向非代理芯片寫(xiě)回其對(duì)應(yīng)代理芯片中的數(shù)據(jù)；所述內(nèi)存加密功能將非代理芯片中的內(nèi)容進(jìn)行加密，并將解密所需的數(shù)據(jù)置于代理模式的芯片中。優(yōu)選的，所述內(nèi)存控制器使用所述多種功能中的一種功能或同時(shí)使用多種功能。(三)有益效果本發(fā)明的內(nèi)存架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)存儲(chǔ)芯片的平行混合結(jié)構(gòu)，并支持ECC，任意代理，容錯(cuò)，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)和內(nèi)存加密等多種功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀寫(xiě)速度快，寫(xiě)入損耗小，數(shù)據(jù)安全性強(qiáng)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)存架構(gòu)的內(nèi)存條結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例內(nèi)存架構(gòu)的內(nèi)存控制器結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明實(shí)施例的一種內(nèi)存架構(gòu)，該多功能內(nèi)存架構(gòu)由內(nèi)存條和內(nèi)存控制器構(gòu)成，所述內(nèi)存條由存儲(chǔ)器件組成，所述內(nèi)存控制器支持多種存儲(chǔ)器件和多種功能。所述各存儲(chǔ)器件為異質(zhì)或同質(zhì)的存儲(chǔ)器件，所述各存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)為非層次式或?qū)哟问?。所述存?chǔ)器件含有非易失性存儲(chǔ)器件芯片和易失性存儲(chǔ)器件芯片。存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)芯片數(shù)量大于由DRAM存儲(chǔ)器件芯片構(gòu)成的非ECC內(nèi)存條的存儲(chǔ)芯片數(shù)量，多出的存儲(chǔ)芯片作為代理芯片。本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)存控制器支持多種存儲(chǔ)器件和多種功能。多種功能包括ECC功能，任意代理功能，容錯(cuò)功能，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能，內(nèi)存控制器可以單獨(dú)使用這些功能，也可以同時(shí)使用多種功能。其中，ECC功能具體為利用易失性存儲(chǔ)器件芯片來(lái)存放ECC信息，實(shí)現(xiàn)ECC功能。任意代理功能具體為在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)，內(nèi)存控制器使用代理芯片來(lái)替代任何一個(gè)非代理芯片存儲(chǔ)、讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，代理芯片和非代理芯片間可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。容錯(cuò)功能具體為當(dāng)某一個(gè)非代理芯片發(fā)生損壞時(shí)，由代理芯片來(lái)取代它的位置，保持內(nèi)存條的整體可用性。增強(qiáng)安全功能具體為對(duì)于非易失性存儲(chǔ)器件，斷電后信息仍會(huì)保留，容易造成信息泄露，形成安全隱患。采用易失性存儲(chǔ)器件芯片作為它的代理芯片可以解決這一問(wèn)題。在讀寫(xiě)時(shí)，首先訪問(wèn)易失性的存儲(chǔ)器件，而不去使用非易失性器件。斷電前，易失性器件內(nèi)容不寫(xiě)回，從而使得導(dǎo)致斷電后內(nèi)存信息不完整。內(nèi)存加密功能具體為由于在程序中只能訪問(wèn)非代理模式下的內(nèi)存部分，因此可以將該部分的內(nèi)存內(nèi)容做一個(gè)隨機(jī)變換，并將反變換數(shù)據(jù)置于代理模式的芯片中，從而提高內(nèi)存信息的安全性。例如將內(nèi)存中的一行數(shù)據(jù)與一個(gè)隨機(jī)數(shù)進(jìn)行與或操作，該隨機(jī)數(shù)置于代理模式存儲(chǔ)芯片中，即使惡意用戶可以訪問(wèn)任意內(nèi)存，仍然很難提取出正確的內(nèi)存信肩、O如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)存架構(gòu)由內(nèi)存條和內(nèi)存控制器構(gòu)成。內(nèi)存條含有8個(gè)Sbit位寬的存儲(chǔ)器件和至少一個(gè)額外的Sbit位寬存儲(chǔ)器件，各存儲(chǔ)器件平行結(jié)構(gòu)設(shè)置，各存儲(chǔ)器件可以為異質(zhì)或同質(zhì)的存儲(chǔ)器件，存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)芯片數(shù)量大于非ECC DRAM內(nèi)存條的存儲(chǔ)芯片數(shù)量，多出的存儲(chǔ)芯片作為代理芯片。如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)存控制器支持多種存儲(chǔ)器件和多種功能。多種功能包括ECC功能，任意代理功能，容錯(cuò)功能，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能，內(nèi)存控制器可以單獨(dú)使用這些功能，也可以同時(shí)使用多種功能。內(nèi)存控制器包括ECC信息生成單元、ECC信息校驗(yàn)單元、ECC信息混合單元、寫(xiě)多路器和讀多路器等。在工作過(guò)程中，內(nèi)存控制器根據(jù)工作模式來(lái)切換內(nèi)部工作的部件和數(shù)據(jù)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)指定的功能。在ECC功能下，通過(guò)內(nèi)存控制器寫(xiě)入內(nèi)存的數(shù)據(jù)首先在ECC信息生成器內(nèi)生成ECC信息，然后該信息和數(shù)據(jù)一起寫(xiě)入不同的內(nèi)存芯片中。讀取時(shí)以相反的方式從不同芯片讀出數(shù)據(jù)。任意代理功能通過(guò)讀寫(xiě)多路器的不同配置，將數(shù)據(jù)流導(dǎo)入到不同的芯片中從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定某個(gè)芯片的代理功能。容錯(cuò)功能類(lèi)似于代理功能，只是將被代理芯片標(biāo)識(shí)為損壞，其功能必須由某個(gè)代理芯片完成，且該模式不能退出。增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能在系統(tǒng)關(guān)閉或斷電時(shí)，不向非易失性存儲(chǔ)芯片中寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)，故意造成信息的不完整從而使得非易失性存儲(chǔ)芯片蘊(yùn)含的信息量下降。內(nèi)存加密功能類(lèi)似于ECC，但在原來(lái)存放ECC信息的芯片中，存在的是對(duì)整個(gè)內(nèi)存芯片的加密信息。例如，采用8bit信息加密一個(gè)64bit的內(nèi)存地址，并將密鑰放于易失性存儲(chǔ)芯片中。而且這部分是操作系統(tǒng)不可見(jiàn)的。另外，每個(gè)64bit的內(nèi)存地址內(nèi)的值都可以采用不同的密鑰加密。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述多功能內(nèi)存架構(gòu)由內(nèi)存條和內(nèi)存控制器構(gòu)成，所述內(nèi)存條由存儲(chǔ)器件組成，所述內(nèi)存控制器支持多種存儲(chǔ)器件和多種功能。
2.權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述各存儲(chǔ)器件為異質(zhì)或同質(zhì)的存儲(chǔ)器件。
3.權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述存儲(chǔ)器件含有非易失性存儲(chǔ)器件芯片和易失性存儲(chǔ)器件芯片。
4.權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述各存儲(chǔ)器件的結(jié)構(gòu)為非層次式或?qū)哟问健?br> 5.權(quán)利要求3所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)芯片數(shù)量大于由DRAM存儲(chǔ)器件芯片構(gòu)成的非ECC內(nèi)存條的存儲(chǔ)芯片數(shù)量，多出的存儲(chǔ)芯片作為代理芯片。
6.權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述多種功能包括ECC功能，任意代理功能，容錯(cuò)功能，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能。
7.權(quán)利要求5所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于，所述多種功能包括ECC功能，任意代理功能，容錯(cuò)功能，增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能。
8.權(quán)利要求7所述的一種內(nèi)存架構(gòu)，其特征在于， 所述ECC功能利用所述易失性存儲(chǔ)器件芯片存放ECC信息； 所述任意代理功能在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)時(shí)，內(nèi)存控制器使用所述代理芯片來(lái)替代非代理芯片存儲(chǔ)進(jìn)行讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，代理芯片和非代理芯片間通過(guò)內(nèi)存控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)通信； 所述容錯(cuò)功能當(dāng)非代理芯片發(fā)生損壞時(shí)，由代理芯片取代發(fā)生損壞的非代理芯片； 所述增強(qiáng)安全功能采用易失性存儲(chǔ)器件芯片作為代理芯片，內(nèi)存條斷電時(shí)，不向非代理芯片寫(xiě)回其對(duì)應(yīng)代理芯片中的數(shù)據(jù)； 所述內(nèi)存加密功能將非代理芯片中的內(nèi)容進(jìn)行加密，并將解密所需的數(shù)據(jù)置于代理模式的芯片中。
9.權(quán)利要求6、7、8中任意一項(xiàng)所述的一種內(nèi)存架構(gòu),其特征在于,所述內(nèi)存控制器使用所述多種功能中的一種功能或同時(shí)使用多種功能。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種內(nèi)存架構(gòu)，該內(nèi)存架構(gòu)由內(nèi)存條和內(nèi)存控制器構(gòu)成。內(nèi)存條由易失性和非易失性的存儲(chǔ)器件混合組成，內(nèi)存控制器支持多種存儲(chǔ)器件同時(shí)工作，支持ECC功能、任意代理功能、容錯(cuò)功能、增強(qiáng)安全型訪問(wèn)功能和內(nèi)存加密功能。本發(fā)明的內(nèi)存架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了異質(zhì)存儲(chǔ)芯片的平行混合結(jié)構(gòu)，并支持多種功能，系統(tǒng)數(shù)據(jù)寫(xiě)入損耗小，數(shù)據(jù)安全性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06F21/79GK103020551SQ20121056414
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者汪東升, 高鵬, 王海霞 申請(qǐng)人:清華大學(xué)