用于存儲器的自適應(yīng)控制的設(shè)備及方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請案的奪叉參考
[0002] 本申請案主張在2013年3月15日提出申請的第61/799, 731號美國臨時申請案 及在2013年6月6日提出申請的第13/911,797號美國非臨時申請案的優(yōu)先權(quán)，所述申請 案出于任何目的以全文引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例一般來說涉及存儲器，且更特定來說在所圖解說明實(shí)施例中的一 或多者中涉及使用自適應(yīng)存儲器控制器對存儲器的控制。
【背景技術(shù)】
[0004] 新興的存儲器架構(gòu)經(jīng)設(shè)計以處置不同請求大小范圍且可包含具有不同特性的存 儲器。舉例來說，已存在由動態(tài)隨機(jī)存取存儲器（DRAM)及相變存儲器（PCM)或多種類型的 DRAM芯片（例如，雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR)、低電力DDR(LPDDR)、減少等待時間DRAM(RLDRAM)) 組成的存儲器的數(shù)個提議。此外，一些計算機(jī)系統(tǒng)可支持非均勻存儲器存?。∟UM)，其中根 據(jù)可用存儲器的性能來放置信息。甚至在由相同類型的存儲器（例如，NAND快閃存儲器） 組成時，存儲器也可使其特性動態(tài)地更改。舉例來說，多通道存儲器及動態(tài)DRAM頻率切換 更改存儲器的特性。非易失性存儲器特性也可為高度非均勻的，其中特定NAND快閃頁比其 它NAND快閃頁更快地讀取或?qū)懭?，其中等待時間隨著其磨損而改變，或隨著不同快閃存儲 器內(nèi)或之間的多電平單元（MLC)的不同電平而改變。
[0005] 動態(tài)存儲器重新配置的其它實(shí)例包含計算機(jī)系統(tǒng)中的信息在具有不同固定或可 配置特性的存儲器上的動態(tài)放置。舉例來說，可朝向高等待時間易失性存儲器引導(dǎo)來自高 度串行或?qū)懭胫鲗?dǎo)的算法的請求，而可從較低等待時間或非易失性存儲器服務(wù)來自并行算 法的請求。在其它實(shí)例中，也可朝向低等待時間存儲器引導(dǎo)來自高度串行或?qū)懭胫鲗?dǎo)的算 法的請求，而可從較高等待時間提供來自并行算法的請求?；谒惴ǖ奶匦缘呐c所述算法 相關(guān)的信息的選擇存儲器分配可實(shí)現(xiàn)存儲器系統(tǒng)設(shè)計中的有效成本-性能-能量權(quán)衡。
[0006] 這些不同自適應(yīng)機(jī)制的控制及協(xié)調(diào)的常規(guī)提議為并入存儲器管理作為標(biāo)準(zhǔn)操作 系統(tǒng)軟件的部分，存取有限組的可存取硬件性能計數(shù)器以指導(dǎo)存儲器配置決策。隨著朝向 抽象存儲器及硬件（其將存儲器控制卸載到存儲器本身）前進(jìn)，標(biāo)準(zhǔn)化的軟件接口將為不 足的。特定來說，抽象存儲器能夠利用存儲器變化及從調(diào)諧來使性能最大化，而當(dāng)前軟件并 不知道這些能力。存儲器控制系統(tǒng)受益于主機(jī)處理器狀態(tài)的知識，但不存在用于給存儲器 控制邏輯饋送適當(dāng)統(tǒng)計的機(jī)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 提供設(shè)備的實(shí)例。實(shí)例性設(shè)備可包含經(jīng)配置以運(yùn)行操作系統(tǒng)的處理單元及耦合到 所述處理單元的存儲器。所述存儲器可經(jīng)配置以經(jīng)由存儲器總線與所述處理單元通信。所 述實(shí)例性設(shè)備可進(jìn)一步包含經(jīng)配置以從所述存儲器及從所述處理單元接收所監(jiān)測統(tǒng)計數(shù) 據(jù)的自適應(yīng)存儲器控制器。所述自適應(yīng)存儲器控制器可經(jīng)配置以基于所述所監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù) 而管理所述存儲器。
[0008] 實(shí)例性設(shè)備可包含經(jīng)配置以運(yùn)行操作系統(tǒng)的處理單元及耦合到所述處理單元的 存儲器，所述存儲器經(jīng)配置以經(jīng)由存儲器總線與所述處理單元通信。所述實(shí)例性設(shè)備可進(jìn) 一步包含經(jīng)配置以管理存儲于所述存儲器處的信息迀移的存儲器翻譯單元（MTU)。所述 MTU可進(jìn)一步經(jīng)配置以通過維持映射表而在存儲于所述存儲器處的所述信息從第一深度圖 到第二深度圖的迀移期間支持所述存儲器的中間深度圖。
[0009] 實(shí)例性設(shè)備可包含經(jīng)配置以存儲信息的存儲器及經(jīng)配置以運(yùn)行操作系統(tǒng)的處理 單元。所述處理單元可經(jīng)配置以管理所述存儲器的信息深度映射。響應(yīng)于將存儲于所述存 儲器的存儲空間處的信息從第一信息深度圖迀移到第二信息深度圖的請求，所述處理單元 可經(jīng)配置以將存儲于存儲器的所述存儲空間處的所述信息迀移到中間信息深度圖。所述第 一信息深度圖可具有第一信息深度，且所述第二信息深度圖及所述中間信息深度圖可各自 具有第二信息深度。
[0010] 實(shí)例性設(shè)備可包含經(jīng)配置以存儲信息的存儲器。所述存儲器的存儲空間可配置有 兩個或兩個以上信息深度圖。所述實(shí)例性設(shè)備可進(jìn)一步包含存儲器翻譯單元（MTU)，所述 MTU經(jīng)配置以通過維持映射表而在存儲于所述存儲器處的所述信息從所述兩個或兩個以上 信息深度圖中的第一信息深度圖到所述兩個或兩個以上信息深度中的第二信息深度圖的 迀移期間支持所述存儲器的中間深度圖。所述MTU可進(jìn)一步經(jīng)配置以基于所述映射表將與 存儲器存取請求的所請求地址相關(guān)聯(lián)的經(jīng)映射地址提供到所述存儲器。
[0011] 本文中揭示實(shí)例性方法。實(shí)例性方法可包含：響應(yīng)于從處理單元接收的存儲器存 取請求而在存儲器中檢索信息；及基于與所述存儲器及所述處理單元相關(guān)聯(lián)的所監(jiān)測統(tǒng)計 數(shù)據(jù)而在運(yùn)行存儲器管理（MMH)超管理器操作系統(tǒng)的存儲器管理處理器（MMP)處管理所述 存儲器的配置。
[0012] 實(shí)例性方法可包含在計算系統(tǒng)的處理單元處接收所述計算系統(tǒng)的存儲器的部分 從第一信息深度圖移動到第二信息深度圖的請求。所述第一信息深度圖可具有第一信息深 度且所述第二信息深度圖可具有第二信息深度。所述實(shí)例性方法可進(jìn)一步包含：響應(yīng)于所 述請求而確定所述計算系統(tǒng)是否具有充足資源來執(zhí)行從所述第一信息深度圖到所述第二 信息深度圖的所述移動；及基于所述計算系統(tǒng)不具有充足資源來執(zhí)行從所述第一信息深度 圖到所述第二信息深度圖的所述移動的確定而將來自所述處理單元的命令提供到所述存 儲器以執(zhí)行所述存儲器的所述部分從所述第一信息深度圖到中間信息深度圖的迀移。所述 中間信息深度圖可具有所述第二信息深度。
[0013] 實(shí)例性方法可包含在存儲器翻譯單元處接收存儲器存取請求，所述存儲器存取請 求包含所請求地址。所述方法可進(jìn)一步包含：確定與所述所請求地址相關(guān)聯(lián)的存儲器的區(qū) 的映射狀態(tài)；及將經(jīng)映射地址提供到所述存儲器。基于與所述所請求地址相關(guān)聯(lián)的所述存 儲器的所述區(qū)的所述狀態(tài)，所述經(jīng)映射地址可選自所述所請求地址或經(jīng)翻譯所請求地址中 的一者。
【附圖說明】
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含自適應(yīng)存儲器控制器的設(shè)備的框圖。
[0015] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含自適應(yīng)存儲器控制器的設(shè)備的框圖。
[0016] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含存儲器管理超管理器的硬件/軟件堆疊的框 圖。
[0017] 圖4到6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的中間信息深度映射的示范性框圖。
[0018] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的存儲器翻譯單元的框圖。
[0019] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的存儲器的區(qū)/子區(qū)分配的框圖。
[0020] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的中間信息深度圖存取的示范性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下文陳述特定細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的實(shí)施例的充分理解。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù) 人員將清楚，可在無這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明的實(shí)施例。此外，本文中所描述的設(shè) 備及方法的特定實(shí)施例以實(shí)例方式提供且不應(yīng)用于將本發(fā)明的范圍限于這些特定實(shí)施例。 在其它實(shí)例中，未詳細(xì)展示眾所周知的電路、控制信號、時序協(xié)議及軟件操作以避免不必要 地使本發(fā)明模糊。
[0022] 圖1圖解說明根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包含自適應(yīng)存儲器控制器的設(shè)備。設(shè)備 100可包含耦合到存儲器120及自適應(yīng)存儲器控制器130的中央處理單元110。中央處理 單元110可經(jīng)由存儲器總線耦合到存儲器120。中央處理單元110可包含多個主機(jī)處理單 元。在一些實(shí)施例中，所述多個主機(jī)處理單元可處于單個芯片上。在其它實(shí)施例中，中央處 理單元110可跨越多個芯片而散布且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)通信。中央處理單元110的每一處理單元可 具有相關(guān)聯(lián)高速緩沖存儲器。在一些實(shí)施例中，中央處理單元Iio的高速緩沖存儲器可為 高速緩沖一致的（例如，所有高速緩沖存儲器彼此一致）。存儲器120可經(jīng)配置以響應(yīng)于從 中央處理單元110及/或自適應(yīng)存儲器控制器130接收的請求而存儲及提供信息（例如， 數(shù)據(jù)及指令）。存儲器120可包含非易失性存儲器122及/或易失性存儲器124。在一些 實(shí)施例中，非易失性存儲器122及/或易失性存儲器124為多通道存儲器。非易失性存儲 器122可包含快閃存儲器（例如，NAND及/或NOR)、PCM及/或其它非易失性存儲器。易 失性存儲器124可包含DRAM、SRAM及/或其它易失性存儲器。
[0023] 自適應(yīng)存儲器控制器130可經(jīng)配置以基于中央處理單元110及存儲器120的所監(jiān) 測統(tǒng)計數(shù)據(jù)（例如，計數(shù)器、時序、處理趨勢）而監(jiān)測及管理存儲器120。舉例來說，自適應(yīng) 存儲器控制器130可經(jīng)配置以基于所述所監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)而動態(tài)地映射及迀移存儲器120處 的存儲器塊及/或重新配置與存儲器120相關(guān)聯(lián)的設(shè)置。存儲器120的所監(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)可 包含存儲于存儲器120處的信息的深度圖設(shè)置、非易失性存儲器122及易失性存儲器124 的信息映射及非易失性存儲器122與易失性存儲器124之間的信息映射、非易失性存儲器 122及/或易失性存儲器124的存取頻率或其任何組合。中央處理單元110的所監(jiān)測統(tǒng)計 數(shù)據(jù)可包含存儲器存取的類型、存儲器存取的頻率、中央處理單元110的處理單元的閑置 時間或其任何組合。
[0024] 在操作中，設(shè)備100可經(jīng)配置以運(yùn)行操作系統(tǒng)（OS)。操作系統(tǒng)可在中央處理單元 110的一或多個處理單元上運(yùn)行，其中信息（例如，數(shù)據(jù)及指令）存儲于存儲器120處。在 一些實(shí)施例中，操作系統(tǒng)可在自適應(yīng)存儲器控制器130的處理單元處至少部分地執(zhí)行。中 央處理單元110可經(jīng)配置以在操作期間經(jīng)由存儲器總線將存儲器存取請求提供到存儲器 120。存儲器120可處理存儲器存取請求以基于存儲器存取請求而存儲及/或檢索信息。中 央處理單元110及/或自適應(yīng)存儲器控制器130可經(jīng)配置以監(jiān)測與中央處理單元110及/ 或存儲器120相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)?；谒O(jiān)測統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自適應(yīng)存儲器控制器130可經(jīng)配置 以管理存儲于存儲器120中的信息的配置，并且管理存儲器120的配置設(shè)置。舉例來說，自 適應(yīng)存儲器控制器130可經(jīng)配置以映射及迀移存儲器120的存儲器塊。如參考圖2將進(jìn)一 步描述，操作系統(tǒng)可提供監(jiān)測與中央處理單元110及存儲器120相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的存儲 器管理線程（MMT)。管理存儲器120的配置的自適應(yīng)存儲器控制器130可改進(jìn)設(shè)備100的 效率。舉例來說，自適應(yīng)存儲器控制器130可以減少在正在請求信息的設(shè)備100上運(yùn)行的 軟件應(yīng)用程序的檢索等待時間的方式映射存儲器120處的信息的存儲。在另一實(shí)施例中， 自