管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備以具有改進(jìn)的通道切換響應(yīng)時(shí)間的方法及相關(guān)的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備以具有改進(jìn)的通道切換響應(yīng)時(shí)間的方法及相關(guān)的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮?2/037，842、申請(qǐng)日為2014年8月15日的優(yōu)先權(quán)，其被合并引用到該申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明所公開的實(shí)施例涉及存取存儲(chǔ)設(shè)備，以及更具體地，涉及一種管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備(mult1-channel memory device)以具有改進(jìn)的通道切換響應(yīng)時(shí)間的方法及相關(guān)的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]計(jì)算機(jī)技術(shù)以卓越的速度不斷進(jìn)步，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的處理器系統(tǒng)及存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能都做出了眾多改進(jìn)。例如，響應(yīng)于更快更高效的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需求，處理器系統(tǒng)可設(shè)計(jì)為具有更高的計(jì)算能力，以及更快地運(yùn)行以處理更多任務(wù)。如果存儲(chǔ)系統(tǒng)的運(yùn)行能力不能滿足帶寬需求，存儲(chǔ)器系統(tǒng)將變成性能瓶頸。因而將注意力導(dǎo)向增加存儲(chǔ)系統(tǒng)的吞吐量。
[0005]可使用多通道存儲(chǔ)設(shè)備以滿足帶寬需求。以雙通道存儲(chǔ)設(shè)備為例，其具有同時(shí)運(yùn)行的兩個(gè)并行存儲(chǔ)通道，由此提供較大的數(shù)據(jù)吞吐量。當(dāng)多通道存儲(chǔ)設(shè)備中使用的存儲(chǔ)通道的數(shù)量較大時(shí)，這意味著功率損耗較高。而且，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并不總需要大的存儲(chǔ)帶寬。當(dāng)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)只需要較小的存儲(chǔ)帶寬的情況下，多通道存儲(chǔ)設(shè)備激活其所有的存儲(chǔ)通道時(shí)，不會(huì)優(yōu)化功率使用。如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由電池設(shè)備供電的便攜式設(shè)備(例如，智能手機(jī))，由于存儲(chǔ)系統(tǒng)增加的功率損耗，電池壽命將會(huì)縮短。因而，需要一種新穎的設(shè)計(jì)，能夠有效地管理多通道存儲(chǔ)在低功率損耗模式及高存儲(chǔ)帶寬模式之間切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明示例的實(shí)施例，提出一種管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備以具有改進(jìn)的通道切換響應(yīng)時(shí)間的方法及相關(guān)的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，公開一種管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的示例方法。該示例方法包括:當(dāng)控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行在M-通道模式時(shí)，預(yù)留多通道存儲(chǔ)設(shè)備的跨N個(gè)存儲(chǔ)通道的部分存儲(chǔ)空間，其中在M-通道模式下不使用已預(yù)留的部分存儲(chǔ)空間，M及N為正整數(shù)，以及M小于N;以及當(dāng)控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備從M-通道模式切換至N-通道模式時(shí)，在跨N個(gè)存儲(chǔ)通道的已預(yù)留的部分存儲(chǔ)空間中存取數(shù)據(jù)，其中N個(gè)存儲(chǔ)通道在N-通道模式中使用。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，公開一種管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的示例方法。該示例方法包括:當(dāng)控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備從M-通道模式切換至N-通道模式時(shí)，在控制M-通道模式下使用的經(jīng)由M個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間中的至少一個(gè)第二存儲(chǔ)區(qū)段的數(shù)據(jù)，迀移至M-通道模式下不使用的經(jīng)由L個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間之前，控制M-通道模式下使用的經(jīng)由M個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)區(qū)段的數(shù)據(jù)，迀移至M-通道模式下不使用的經(jīng)由L個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間；其中M、L及N為正整數(shù)，以及M小于N;以及至少一個(gè)第一存儲(chǔ)區(qū)段所關(guān)聯(lián)的帶寬需求高于至少一個(gè)第二存儲(chǔ)區(qū)段所關(guān)聯(lián)的帶寬需求。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，公開一種用于管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的示例存儲(chǔ)控制系統(tǒng)。該示例存儲(chǔ)控制系統(tǒng)包括模式控制模塊及存儲(chǔ)器存取控制電路。模式控制模塊，用于控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行在M-通道模式以及控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備從M-通道模式切換至N-通道模式，其中M及N為正整數(shù)，以及M小于N。當(dāng)控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備運(yùn)行在M-通道模式時(shí)，存儲(chǔ)器存取控制電路用于預(yù)留多通道存儲(chǔ)設(shè)備的跨N個(gè)存儲(chǔ)通道的部分存儲(chǔ)空間，其中在M-通道模式下不使用已預(yù)留的部分存儲(chǔ)空間；以及當(dāng)控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備從M-通道模式切換至N-通道模式時(shí)，存儲(chǔ)器存取控制電路用于在跨N個(gè)存儲(chǔ)通道的已預(yù)留的部分存儲(chǔ)空間中執(zhí)行數(shù)據(jù)存取，其中N個(gè)存儲(chǔ)通道在N-通道模式中使用。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第四方面，公開一種用于管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的示例存儲(chǔ)控制系統(tǒng)。該示例存儲(chǔ)控制系統(tǒng)包括模式控制模塊及存儲(chǔ)器存取控制電路。模式控制模塊，用于控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備從M-通道模式切換至N-通道模式，其中M及N為正整數(shù)，以及M小于N。當(dāng)控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備從M-通道模式切換至N-通道模式時(shí)，存儲(chǔ)器存取控制電路用于在控制M-通道模式下使用的經(jīng)由M個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間中至少一個(gè)第二存儲(chǔ)區(qū)段中數(shù)據(jù)，迀移至M-通道模式下不使用的經(jīng)由L個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間之前，控制M-通道模式下使用的經(jīng)由M個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間中的至少一個(gè)第一存儲(chǔ)區(qū)段中的數(shù)據(jù)，迀移至M-通道模式下不使用的經(jīng)由L個(gè)存儲(chǔ)通道存取的存儲(chǔ)區(qū)域上的部分存儲(chǔ)空間，其中L為正整數(shù)，以及至少一個(gè)第一存儲(chǔ)區(qū)段所關(guān)聯(lián)的帶寬需求高于至少一個(gè)第二存儲(chǔ)區(qū)段所關(guān)聯(lián)的帶寬需求。
[0011]在閱讀下面的顯示在不同附圖中的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)方式的詳細(xì)描述后，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的這些和其它目的將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0012]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的示意方塊圖。
[0013]圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的例子的示意圖。
[0014]圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的一個(gè)例子的示意圖。
[0015]圖4-5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的管理多通道存儲(chǔ)設(shè)備的一個(gè)例子的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面整個(gè)說明書和權(quán)利要求用一些術(shù)語說明特定元件。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，制造商可以用不同的名字說明一個(gè)元件。本文檔并不意圖用不同的名字區(qū)分不同的元件，而是用不同的功能區(qū)分不同的元件。在下面的說明書和權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”和“包含”用于開放式的方式，因此應(yīng)解釋為表示“包括，但不限于…”。此外，術(shù)語“親接”意圖表示間接的或直接的電子連接。相應(yīng)地，如果一個(gè)設(shè)備耦接至另一設(shè)備，該連接可以為通過直接的電子連接，或者通過經(jīng)由其它設(shè)備的間接的電子連接。
[0017]本發(fā)明提出一種存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其能夠改變多通道存儲(chǔ)設(shè)備中使用的激活存儲(chǔ)通道的數(shù)量，而不劣化使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用戶體驗(yàn)。例如，可執(zhí)行數(shù)據(jù)迀移，以使已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)從第二存儲(chǔ)通道上的第二存儲(chǔ)空間迀移至第一存儲(chǔ)通道上的第一存儲(chǔ)空間。如果完成數(shù)據(jù)迀移之后，第二存儲(chǔ)空間中沒有有效的數(shù)據(jù)，第二存儲(chǔ)通道和/或關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)控制器可斷電或進(jìn)入功率節(jié)約模式(例如，自刷新模式或功率損耗低于正常模式的其它運(yùn)行模式)以節(jié)約功率。另外，因?yàn)橥瓿蓴?shù)據(jù)迀移之后，可降低同時(shí)激活的存儲(chǔ)通道的數(shù)量，存儲(chǔ)控制器可不需要同時(shí)經(jīng)由所有存儲(chǔ)通道來控制數(shù)據(jù)存取。因而可降低功率損耗。如果在一些特定場(chǎng)景中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要較多的存儲(chǔ)帶寬，可控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備具有通道切換，以支持更大的存儲(chǔ)帶寬。因此可執(zhí)行數(shù)據(jù)迀移，以使已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)從第一存儲(chǔ)通道上的第一存儲(chǔ)空間迀移至第二存儲(chǔ)通道上的第二存儲(chǔ)空間，因而使能第一存儲(chǔ)通道上的第一存儲(chǔ)空間及第二存儲(chǔ)通道上的第二存儲(chǔ)空間的同步數(shù)據(jù)存取。然而，由于數(shù)據(jù)迀移的時(shí)間損耗，所需的存儲(chǔ)帶寬可能不可立即可用。本發(fā)明因而提出一種新穎的存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其能夠在較短的通道切換時(shí)間內(nèi)提供有效的存儲(chǔ)帶寬。這樣，可執(zhí)行通道切換而不讓用戶察覺數(shù)據(jù)迀移的時(shí)延。也就是說，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用戶不能輕易察覺通道切換操作所引起的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)延。所提出的存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步細(xì)節(jié)如下文所述。
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)系統(tǒng)的示意方塊圖。存儲(chǔ)系統(tǒng)100可以為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一部分。例如，存儲(chǔ)系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)在便攜式設(shè)備中，例如平板、智能手機(jī)或可穿戴設(shè)備。存儲(chǔ)系統(tǒng)100可包括存儲(chǔ)控制系統(tǒng)101及多通道存儲(chǔ)設(shè)備(例如，動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)) 102。存儲(chǔ)控制系統(tǒng)101可包括存儲(chǔ)器存取控制電路103及模式控制模塊108，其中存儲(chǔ)器存取控制電路103可包括多個(gè)存儲(chǔ)控制器104_1_104J(及直接內(nèi)存存取(Direct Memory Access，DMA)控制器106。模式控制模塊108可用專用硬件實(shí)現(xiàn)，或可用運(yùn)行在處理器上的軟件或固件實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中，多通道存儲(chǔ)設(shè)備102可具有多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域(memory &代3)110_1-110_1(，分別經(jīng)由多個(gè)存儲(chǔ)通道109_1-109_1(存取。存儲(chǔ)控制器104_1-104J(可分別用于控制存儲(chǔ)區(qū)域110_1-110J(的數(shù)據(jù)存取(S卩，讀及寫)。因而，存儲(chǔ)控制器104_1-104J(的數(shù)量可等于存儲(chǔ)區(qū)域110_1-110_K的數(shù)量，以及也可等于存儲(chǔ)通道109_1-109_Κ的數(shù)量。可替換地，存儲(chǔ)控制器的數(shù)量可小于存儲(chǔ)區(qū)域的數(shù)量，以及也可小于存儲(chǔ)通道的數(shù)量。也就是說，一個(gè)存儲(chǔ)控制器可用于經(jīng)由多于一個(gè)的存儲(chǔ)通道控制多于一個(gè)的存儲(chǔ)區(qū)域的數(shù)據(jù)存取(即，讀及寫)。這也落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0019]應(yīng)注意，K的數(shù)值可以為不小于2的任意正數(shù)。換句話說，可根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)考慮，調(diào)整K的數(shù)值。例如，當(dāng)Κ = 2，可實(shí)現(xiàn)雙通道存儲(chǔ)設(shè)備。對(duì)于另一例子，當(dāng)Κ = 4，可實(shí)現(xiàn)四通道存儲(chǔ)設(shè)備。每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域110_1-110_Κ可具有多個(gè)由不同存儲(chǔ)地址進(jìn)行訪問的存儲(chǔ)區(qū)段(memory reg1n)112。多通道存儲(chǔ)設(shè)備102可包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)晶粒(dies)/芯片。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域110_1 -1 1J(可包括一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)晶粒/芯片。
[0020]存儲(chǔ)系統(tǒng)100可由一個(gè)或多個(gè)高帶寬引擎(engine)lO及一個(gè)或多個(gè)低帶寬引擎12用以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，其中每個(gè)高帶寬引擎10的帶寬需求可高于每個(gè)低帶寬引擎12的帶寬需求。在該實(shí)施例中，模式控制模塊108可用于檢測(cè)系統(tǒng)負(fù)荷狀態(tài)和/或顯示屏開/關(guān)狀態(tài)，以確定使用存儲(chǔ)系統(tǒng)100的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)需要較高的存儲(chǔ)帶寬(例如，系統(tǒng)負(fù)荷重和/或顯示屏開啟)還是較低的存儲(chǔ)帶寬(例如，系統(tǒng)負(fù)荷輕和/或顯示屏關(guān)閉)，以及可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果控制多通道存儲(chǔ)設(shè)備102運(yùn)行在多個(gè)不同模式中的一個(gè)模式，包括M-通道模式(例如，低功率損耗/存儲(chǔ)帶寬模式