用于控制存儲器設(shè)備處理訪問請求的存儲器控制器和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制存儲器設(shè)備處理由至少一個主設(shè)備發(fā)布的訪問請求的存儲器控制器和存儲器控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中，使用存儲器控制器來控制對相關(guān)聯(lián)的存儲器設(shè)備的訪問，以對由系統(tǒng)內(nèi)的主設(shè)備發(fā)布的訪問請求進(jìn)行處理，這是熟知的。傳統(tǒng)上，存儲器控制器將包括一些存儲設(shè)備，例如，用于在未決的訪問請求被相關(guān)聯(lián)的存儲器設(shè)備進(jìn)行處理之前對這些訪問請求進(jìn)行緩沖的隊列。
[0003]當(dāng)控制存儲器設(shè)備時，對存儲器控制器的隊列中所保存的未決訪問請求進(jìn)行檢查十分有用，因為這可以被用來影響存儲器設(shè)備的操作，從而實現(xiàn)性能改善、能量節(jié)省等目的。例如，在理解存在哪些未決訪問請求的情況下，可以將存儲器設(shè)備的某些部分置于低功率狀態(tài)，而不影響那些未決訪問請求的性能。如另一示例，考慮到訪問存儲器設(shè)備的特定部分所需的機(jī)制，對某些訪問請求進(jìn)行重新排序可能更加有效。例如，許多現(xiàn)代數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)使用具有非均勻訪問時序要求的存儲器設(shè)備，在該要求中，特定行(row)需要在被訪問之前被啟用，因此，當(dāng)行被啟用時，執(zhí)行對該同一行的多個訪問更加有效，而不是在不同行之間不斷地進(jìn)行切換。
[0004]展示了以上屬性的一種類型的存儲器設(shè)備是包括多個組(bank)的存儲器設(shè)備，每一組包括多個行，并且每一行需要在該行被訪問之前被激活。這樣的存儲器設(shè)備的示例是DRAM (動態(tài)隨機(jī)訪問存儲器)存儲器設(shè)備。然而，這樣的非均勻訪問時序特點(diǎn)不限于DRAM設(shè)備，并且實際上許多其他類型的存儲器設(shè)備具有類似的組和行的布置以及相關(guān)聯(lián)的訪問時序要求，例如，電阻式RAM(ReRAM)、磁性RAM(MRAM)、相變RAM(PCRAM)，等等。
[0005]從上面的討論看出，應(yīng)當(dāng)理解，可能存在為什么當(dāng)控制存儲器設(shè)備時對存儲器控制器的隊列中的未決訪問請求進(jìn)行檢查是有用的各種原因，無論是為了執(zhí)行關(guān)于存儲器設(shè)備的功率控制操作、執(zhí)行未決訪問請求的調(diào)度操作、還是為了一些其他原因。然而，隨著系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，可能需要由存儲器控制器進(jìn)行管理的未決訪問請求的數(shù)目也在增加，從而用于存儲那些未決訪問請求的相關(guān)聯(lián)的隊列結(jié)構(gòu)變得更大。因此，存在涉及對存儲器控制器的未決訪問請求隊列的內(nèi)容進(jìn)行檢查的大量開銷。在高性能解決方案中，可以使用一些并行訪問機(jī)制來檢查未決訪問請求隊列，以使得多個未決訪問請求被并行檢查。然而，這樣的方法是復(fù)雜的，并且導(dǎo)致大量的功率消耗，尤其是隨著隊列大小的增加。而如果決定使用較低功耗、更連續(xù)的訪問機(jī)制來執(zhí)行對未決訪問請求隊列的內(nèi)容的分析，這將由于大量的未決訪問請求要被檢查而產(chǎn)生顯著的延遲問題。
[0006]因而，所期待的將是，提供用于對存儲器設(shè)備進(jìn)行控制的改善的機(jī)制，同時仍能夠考慮等待處理的未決訪冋請求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]從第一方面看，本發(fā)明提供了存儲器控制器，該存儲器控制器包括:未決訪問請求存儲設(shè)備，該未決訪問請求存儲設(shè)備被配置為在由至少一個主設(shè)備發(fā)布的訪問請求被存儲器設(shè)備處理之前對那些訪問請求進(jìn)行緩沖；訪問控制電路，該訪問控制電路被配置為向存儲器設(shè)備中的多個訪問區(qū)域發(fā)布控制命令，以控制存儲器設(shè)備對從未決訪問請求存儲設(shè)備中取回的訪問請求進(jìn)行處理；查詢結(jié)構(gòu)，所述查詢結(jié)構(gòu)被配置為針對每個訪問區(qū)域，維護(hù)關(guān)于在未決訪問請求存儲設(shè)備中所緩沖的訪問請求的信息；并且訪問控制電路被配置為當(dāng)確定要被發(fā)布給多個訪問區(qū)域的控制命令時參照查詢結(jié)構(gòu)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，存儲器設(shè)備被看作是包括多個訪問區(qū)域。訪問區(qū)域的形式可以根據(jù)實施例而變化，并且具體地考慮基于未決訪問請求而預(yù)期在存儲器設(shè)備上執(zhí)行的訪問控制操作的類型。例如，當(dāng)考慮功率控制操作時，訪問區(qū)域可以包括可能受制于獨(dú)立功率控制命令的區(qū)域。對于對未決訪問請求執(zhí)行的調(diào)度操作，至少一些訪問區(qū)域可以被定義，以標(biāo)識可以被更加有效地訪問的地址群組，例如，考慮更早提及的許多現(xiàn)代存儲器設(shè)備的非均勻訪問時序特點(diǎn)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，除了對等待被存儲器設(shè)備處理的實際未決訪問請求進(jìn)行緩沖的未決訪問請求存儲設(shè)備之外，還提供了查詢結(jié)構(gòu)，該查詢結(jié)構(gòu)被配置為:針對每個訪問區(qū)域，維護(hù)關(guān)于在未決訪問請求存儲設(shè)備中所緩沖的訪問請求的信息。盡管該信息可以采取各種形式，但當(dāng)控制存儲器設(shè)備處理未決訪問請求時，該信息可以被用來影響由訪問控制電路向存儲器設(shè)備內(nèi)的多個訪問區(qū)域發(fā)布的控制命令。因此，訪問控制電路被配置為:當(dāng)確定要被發(fā)布的控制命令時參照查詢結(jié)構(gòu)。由于查詢結(jié)構(gòu)不對未決訪問請求自身進(jìn)行維護(hù)，而是僅被配置為維護(hù)關(guān)于未決訪問請求的某些信息，因此，訪問控制電路可以獲取適當(dāng)?shù)男畔⒁杂绊懣刂泼?，與它試圖直接對未決訪問請求存儲設(shè)備的內(nèi)容進(jìn)行分析的情形相比，它發(fā)布控制命令要快得多并且具有低得多的功率消耗。
[0010]而且，由于查詢結(jié)構(gòu)被配置為維護(hù)每個訪問區(qū)域的信息，因此訪問控制電路可以從查詢結(jié)構(gòu)獲取關(guān)于與特定訪問區(qū)域相關(guān)的未決訪問請求的信息，從而獲取目標(biāo)信息，當(dāng)控制存儲器設(shè)備對未決訪問請求進(jìn)行處理時，該目標(biāo)信息可以被用來直接確定發(fā)送至各種訪問區(qū)域的適當(dāng)?shù)目刂泼睢?br>[0011]因此，本發(fā)明提供了用于基于存儲器控制器內(nèi)的未決訪問請求來控制存儲器設(shè)備的較高性能且較低能量消耗的機(jī)制。隨著主設(shè)備的數(shù)目增加以及現(xiàn)代系統(tǒng)中所需的帶寬增加，需要由存儲器控制器進(jìn)行維護(hù)的未決訪問請求的數(shù)目可能增加，因此，本發(fā)明的性能和能量節(jié)省的益處將變得越來越顯著。
[0012]查詢結(jié)構(gòu)可以采取各種形式，但在一個實施例中，查詢結(jié)構(gòu)包括信息存儲設(shè)備和維護(hù)電路，該信息存儲設(shè)備被配置為存儲每個訪問區(qū)域的信息，該維護(hù)電路被配置為:當(dāng)每個訪問請求被添加到未決訪問請求存儲設(shè)備中或者被從未決訪問請求存儲設(shè)備移除時，修改與一個或多個訪問區(qū)域相關(guān)聯(lián)的信息。這樣的方法使得該信息針對每個訪問區(qū)域被有效維護(hù)。
[0013]訪問區(qū)域可以采用各種形式，但在一個實施例中，每個訪問區(qū)域包括存儲器地址范圍，并且對于每個訪問區(qū)域，在查詢結(jié)構(gòu)中所維護(hù)的信息指示所緩沖的訪問請求是否包括指定了該訪問區(qū)域的存儲器地址范圍中的存儲器地址的任何訪問請求。因此，當(dāng)考慮向存儲器設(shè)備的訪問區(qū)域發(fā)布適當(dāng)?shù)目刂泼顣r，訪問控制電路將能夠從查詢結(jié)構(gòu)取回指示是否存在指向該訪問區(qū)域內(nèi)的存儲器地址的任何未決訪問請求的信息，這使得訪問控制電路能夠做出控制命令決策，該控制命令決策可以產(chǎn)生顯著的性能和/或能量節(jié)省。
[0014]在一個特定的實施例中，對于每個訪問區(qū)域，該信息包括計數(shù)器值，該計數(shù)器值指示所緩沖的訪問請求的數(shù)目，這些訪問請求指定了該訪問區(qū)域的存儲器地址范圍內(nèi)的存儲器地址。這樣的計數(shù)信息有助于訪問控制電路做出各種控制命令決策，例如，控制特定訪問區(qū)域的功率狀態(tài)、決定未決訪問請求向特定訪問區(qū)域的調(diào)度，等等。例如，如果特定區(qū)域中的未決訪問請求的數(shù)目相對較高，則這可能使得訪問控制電路開始調(diào)度指向該訪問區(qū)域的未決訪問請求，例如以確保不出現(xiàn)可能產(chǎn)生服務(wù)質(zhì)量問題的瓶頸。
[0015]查詢結(jié)構(gòu)可以采取各種形式，但在一個實施例中，查詢結(jié)構(gòu)包括計數(shù)器值存儲設(shè)備和更新電路，其中，計數(shù)器值存儲設(shè)備被配置為存儲每個訪問區(qū)域的計數(shù)器值，更新電路被配置為當(dāng)訪問請求被添加到未決訪問請求存儲設(shè)備中時，以第一方向調(diào)整與每個訪問區(qū)域相關(guān)聯(lián)的計數(shù)器值，其中，所述每個訪問區(qū)域的存儲器地址范圍包括由所添加的訪問請求指定的存儲器地址。更新電路還被配置為當(dāng)訪問請求被從未決訪問請求存儲設(shè)備中移除時，以與第一方向相反的第二方向調(diào)整與每個訪問區(qū)域相關(guān)聯(lián)的計數(shù)器值，其中，所述每個訪問區(qū)域的存儲器地址范圍包括由所移除的訪問請求指定的存儲器地址。
[0016]在一個特定的實施例中，當(dāng)每個訪問請求被添加到未決訪問請求存儲設(shè)備中時，如果由所添加的訪問請求指定的存儲器地址處于相關(guān)聯(lián)的訪問區(qū)域的存儲器地址范圍之內(nèi)，則可以遞增計數(shù)器值，并且類似地，當(dāng)這樣的訪問請求被從未決訪問請求存儲設(shè)備中移除時(例如，當(dāng)訪問請求由存儲器控制器內(nèi)的調(diào)度電路發(fā)布至存儲器設(shè)備時)，可以遞減計數(shù)器值。
[0017]在一個實施例中，多個訪問區(qū)域可以包括多個訪問區(qū)域群組，并且對于至少一個訪問區(qū)域群組，查詢結(jié)構(gòu)被配置為提供信息，該信息在該訪問區(qū)域群組中的多個訪問區(qū)域之間被共享。因此，對于上述至少一個訪問區(qū)域群組，該信息可以不針對該群組內(nèi)的每個訪問區(qū)域進(jìn)行獨(dú)立維護(hù)，而是多個訪問區(qū)域可以被布置為共享相同的信息。這可能在針對特定訪問區(qū)域的信息的絕對準(zhǔn)確度方面導(dǎo)致一些降低，但可以在群組內(nèi)存在大量訪問區(qū)域的場景中實施，例如，可能是如下情形:一個訪問區(qū)域群組被配置為使得每個獨(dú)立的訪問區(qū)域與存儲器設(shè)備的