用于控制存儲器設備處理訪問請求的存儲器控制器和方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于控制存儲器設備處理由至少一個主設備發(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】
[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聯(lián)的存儲器設備的訪問，以對由系統(tǒng)內的主設備發(fā)布的訪問請求進行處理，這是熟知的。傳統(tǒng)上，存儲器控制器將包括一些存儲設備，例如，用于在未決的訪問請求被相關聯(lián)的存儲器設備進行處理之前對這些訪問請求進行緩沖的隊列。
[0003]當控制存儲器設備時，對存儲器控制器的隊列中所保存的未決訪問請求進行檢查十分有用，因為這可以被用來影響存儲器設備的操作，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備的特定部分所需的機制，對某些訪問請求進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備，在該要求中，特定行(row)需要在被訪問之前被啟用，因此，當行被啟用時，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行切換。
[0004]展示了以上屬性的一種類型的存儲器設備是包括多個組(bank)的存儲器設備，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。這樣的存儲器設備的示例是DRAM (動態(tài)隨機訪問存儲器)存儲器設備。然而，這樣的非均勻訪問時序特點不限于DRAM設備，并且實際上許多其他類型的存儲器設備具有類似的組和行的布置以及相關聯(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，應當理解，可能存在為什么當控制存儲器設備時對存儲器控制器的隊列中的未決訪問請求進行檢查是有用的各種原因，無論是為了執(zhí)行關于存儲器設備的功率控制操作、執(zhí)行未決訪問請求的調度操作、還是為了一些其他原因。然而，隨著系統(tǒng)變得越來越復雜，可能需要由存儲器控制器進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聯(lián)的隊列結構變得更大。因此，存在涉及對存儲器控制器的未決訪問請求隊列的內容進行檢查的大量開銷。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，這樣的方法是復雜的，并且導致大量的功率消耗，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)的訪問機制來執(zhí)行對未決訪問請求隊列的內容的分析，這將由于大量的未決訪問請求要被檢查而產生顯著的延遲問題。
[0006]因而，所期待的將是，提供用于對存儲器設備進行控制的改善的機制，同時仍能夠考慮等待處理的未決訪冋請求。

【發(fā)明內容】

[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備，該未決訪問請求存儲設備被配置為在由至少一個主設備發(fā)布的訪問請求被存儲器設備處理之前對那些訪問請求進行緩沖；訪問控制電路，該訪問控制電路被配置為向存儲器設備中的多個訪問區(qū)域發(fā)布控制命令，以控制存儲器設備對從未決訪問請求存儲設備中取回的訪問請求進行處理；查詢結構，所述查詢結構被配置為針對每個訪問區(qū)域，維護關于在未決訪問請求存儲設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構。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，存儲器設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期在存儲器設備上執(zhí)行的訪問控制操作的類型。例如，當考慮功率控制操作時，訪問區(qū)域可以包括可能受制于獨立功率控制命令的區(qū)域。對于對未決訪問請求執(zhí)行的調度操作，至少一些訪問區(qū)域可以被定義，以標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)代存儲器設備的非均勻訪問時序特點。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，除了對等待被存儲器設備處理的實際未決訪問請求進行緩沖的未決訪問請求存儲設備之外，還提供了查詢結構，該查詢結構被配置為:針對每個訪問區(qū)域，維護關于在未決訪問請求存儲設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，但當控制存儲器設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備內的多個訪問區(qū)域發(fā)布的控制命令。因此，訪問控制電路被配置為:當確定要被發(fā)布的控制命令時參照查詢結構。由于查詢結構不對未決訪問請求自身進行維護，而是僅被配置為維護關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?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備的內容進行分析的情形相比，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，由于查詢結構被配置為維護每個訪問區(qū)域的信息，因此訪問控制電路可以從查詢結構獲取關于與特定訪問區(qū)域相關的未決訪問請求的信息，從而獲取目標信息，當控制存儲器設備對未決訪問請求進行處理時，該目標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?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的未決訪問請求來控制存儲器設備的較高性能且較低能量消耗的機制。隨著主設備的數(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行維護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]查詢結構可以采取各種形式，但在一個實施例中，查詢結構包括信息存儲設備和維護電路，該信息存儲設備被配置為存儲每個訪問區(qū)域的信息，該維護電路被配置為:當每個訪問請求被添加到未決訪問請求存儲設備中或者被從未決訪問請求存儲設備移除時，修改與一個或多個訪問區(qū)域相關聯(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。
[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，在查詢結構中所維護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，當考慮向存儲器設備的訪問區(qū)域發(fā)布適當?shù)目刂泼顣r，訪問控制電路將能夠從查詢結構取回指示是否存在指向該訪問區(qū)域內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)可能產生服務質量問題的瓶頸。
[0015]查詢結構可以采取各種形式，但在一個實施例中，查詢結構包括計數(shù)器值存儲設備和更新電路，其中，計數(shù)器值存儲設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訪問請求被添加到未決訪問請求存儲設備中時，以第一方向調整與每個訪問區(qū)域相關聯(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訪問請求被從未決訪問請求存儲設備中移除時，以與第一方向相反的第二方向調整與每個訪問區(qū)域相關聯(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，當每個訪問請求被添加到未決訪問請求存儲設備中時，如果由所添加的訪問請求指定的存儲器地址處于相關聯(lián)的訪問區(qū)域的存儲器地址范圍之內，則可以遞增計數(shù)器值，并且類似地，當這樣的訪問請求被從未決訪問請求存儲設備中移除時(例如，當訪問請求由存儲器控制器內的調度電路發(fā)布至存儲器設備時)，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，查詢結構被配置為提供信息，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的每個訪問區(qū)域進行獨立維護，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)域的信息的絕對準確度方面導致一些降低，但可以在群組內存在大量訪問區(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立的訪問區(qū)域與存儲器設備的