專利名稱：從存儲裝置中檢索信息的方法和系統(tǒng)的制作方法
背景技術(shù)：
可以將各種存儲裝置用于計算系統(tǒng)來存儲信息。確定從存儲裝置中檢索信息的合適的方法和裝置可能會有問題。因為在運行期間，計算機系統(tǒng)可以對存儲裝置進(jìn)行多個訪問，存儲裝置的類型和用于從這些存儲裝置檢索信息的算法可以影響系統(tǒng)性能。
因此，不斷需要備選的方法來從計算系統(tǒng)的存儲器中檢索信息。
附圖簡要說明在說明書的結(jié)論部分中特別指出并清楚地要求保護(hù)作為本發(fā)明的主題事項。然而，要求保護(hù)的主題事項的組織和操作方法以及其目的、特征和優(yōu)點可以通過參照結(jié)合附圖閱讀的以下詳細(xì)說明得以最好地理解。


圖1為示出根據(jù)要求保護(hù)的主題事項的一個實施例的計算系統(tǒng)的方框圖；和圖2為示出根據(jù)要求保護(hù)的主題事項的一個實施例的存儲檢索信息的方法的流程圖。
應(yīng)理解，為了簡化和清楚，在圖中所示的元件不必需按比例繪制。例如為了清楚，將一些元件的尺寸相對其它元件放大了。另外，在認(rèn)為合適的地方，在附圖中重復(fù)標(biāo)號指示相應(yīng)或類似的元件。
詳細(xì)說明在以下的詳細(xì)說明中，為了便于全面地理解要求保護(hù)的主題事項，列出了許多特定的細(xì)節(jié)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解不用這些特定的細(xì)節(jié)也可以實施要求保護(hù)的主題事項。在另一些實例中，為了不混淆要求保護(hù)的主題事項，沒有對已知的方法、過程、部件和電路進(jìn)行詳細(xì)描述。
要求保護(hù)的主題事項的實施例可包括一個用于執(zhí)行這里的操作的裝置?？梢詾橄Ｍ哪康奶貏e構(gòu)造該裝置，或者它可以包括一個由存儲在設(shè)備中的程序選擇性地啟動或重新配置的通用計算設(shè)備。該程序可以存儲在存儲器媒體上，例如，但不限于，任何類型的盤，包括軟盤、光盤、CD-ROM、磁-光盤、電機盤、只讀存儲器(ROM)、隨機存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPORM)、電可擦寫可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存、磁或光卡、或其它任何類型的適用于存儲電指令和數(shù)據(jù)的媒體。
要求保護(hù)的主題事項的實施例的說明不是相對于任何特定的編程語言。應(yīng)理解可以將各種編程語言用于實施這里所述的要求保護(hù)的主題事項的原理。例如可以將高層過程上的，面向?qū)ο蟮膮R編或機器編程語言用于實施要求保護(hù)的主題事項。
在以下說明書和權(quán)利要求中，會將術(shù)語“耦合的”和“連接的”與它們的派生詞一起使用。應(yīng)理解這些術(shù)語不應(yīng)是彼此作為同義詞。在特定實施例中，可以將“連接的”用于指直接物理接觸或電接觸的兩個或多個元件?！榜詈系摹笨梢灾钢苯游锢斫佑|或電接觸的兩個或多個元件。然而，“耦合的”還可以指相互不直接接觸但仍彼此合作或互動的兩個或多個元件。
圖1示出計算系統(tǒng)100的一個實施例?？梢詫⒂嬎阆到y(tǒng)100用于各種應(yīng)用，例如個人數(shù)字助理(PDA)、雙向?qū)ず魴C、蜂窩電話、便攜式計算機、臺式計算機、工作站或服務(wù)器。然而應(yīng)指出要求保護(hù)的主題事項的范圍和應(yīng)用決不是限于這些實例。
在該實施例中，計算系統(tǒng)100可包括通過總線140相互耦合的處理器110、高速緩沖存儲器120和閃存130?？偩€140可以是數(shù)據(jù)通路，包括，例如一組將數(shù)據(jù)從計算系統(tǒng)100的一部分傳送到另一部分的數(shù)據(jù)線。
雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面，處理器110可包括，例如一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器、微控制器等等。處理器110可以執(zhí)行諸如軟件程序或操作系統(tǒng)之類的軟件過程，其中軟件過程可以使用諸如數(shù)據(jù)和/或指令之類的數(shù)字信息。
可以將高速緩沖存儲器120和閃存130稱為存儲裝置并將其用于存儲信息(例如由操作系統(tǒng)使用的指令或數(shù)據(jù)，或可以由處理器110執(zhí)行的軟件程序)。處理器110可以控制高速緩沖存儲器120和閃存130。例如，處理器110可以控制計算系統(tǒng)中信息的傳送(例如在處理器110、高速緩沖存儲器120和閃存130之間)。處理器110可以與高速緩沖存儲器120和閃存130集成(在芯片上)。在另選的實施例中，處理器110可以是離散的部件或?qū)Ｓ玫男酒渲刑幚砥?10在高速緩沖存儲器120和閃存130的外部(芯片外)。類似地，高速緩沖存儲器120和快閃存儲器130可以是互相在外部的和在處理器外部的離散組件。在其它實施例中，處理器110可以合并一存儲器控制器(未示出)，以控制計算系統(tǒng)100中信息的傳送。在另選實施例中，可以在處理器110中實施存儲器控制器(未示出)的部分功能性，例如，軟件應(yīng)用程序、模塊或例行程序。
高速緩沖存儲器120和閃存130可以具有不同的物理特性，例如不同的訪問時間、存儲器容量、功耗、和易失性特性。
訪問時間可以指將信息存儲到存儲裝置或從存儲裝置讀取信息所花的時間量。例如，高速緩沖存儲器120可以是比閃存139相對更快的存儲裝置，即，高速緩沖存儲器120的訪問時間可以比閃存130的訪問時間少，雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面。在一個實施例中，高速緩沖存儲器120可以具有小于20毫微秒的訪問時間，例如約10毫微秒。閃存130可以比具有至少20毫微秒的高速緩沖存儲器120較慢的訪問時間，例如，50毫微秒。在另選的實施例中，雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面，高速緩沖存儲器120可以具有小于10毫微秒的訪問時間，例如，約1毫微秒。閃存130可以具有比至少10毫微秒的高速緩沖存儲器120相對較慢的訪問時間，例如，約20毫微秒。
雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面，高速緩沖存儲器120可以是比閃存130相對更小的存儲裝置，例如，高速緩沖存儲器120的存儲器容量可以小于閃存130的存儲容量。例如，高速緩沖存儲器120可以具有小于32兆的存儲容量，例如，約16兆。閃存130可以比具有至少32兆的高速緩沖存儲器120相對較大的存儲容量，例如，約256兆。
如上述一些實施例中所示，高速緩沖存儲器120可以是比閃存130相對更小和更快的存儲裝置類型。高速緩沖存儲器120可以在計算系統(tǒng)100的運行期間經(jīng)常高速緩存從閃存130訪問到的信息，雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面。因為經(jīng)常被訪問的信息是從閃存130請求的，它可以在高速緩沖存儲器120中可供使用，從而避免了在閃存130中較長時間的搜索和讀取。因此，通過在高速緩沖存儲器120中高速緩存信息來提高整個系統(tǒng)的性能。
在一些實施例中，高速緩沖存儲器120可以是易失性存儲器，例如，靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)或動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)，雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面。在另選的實施例中，高速緩沖存儲器120可以是非易失性存儲器。高速緩沖存儲器120還可以是具有備用電池的易失性存儲器，因為電池可以防止存儲器在主電源關(guān)閉時丟失其內(nèi)容。
在該實施例中，閃存是電可編程和電可擦寫非易失性存儲器，還可以是NAND或NOR型閃存。閃存130可能會存儲每個單元的多個位。閃存130可以包括一個存儲單元陣列150，它可以包括多個存儲單元(未示出)。每個存儲單元可包括一存儲電荷(例如電子或空穴)的浮動?xùn)?。存儲器的狀態(tài)可以由在浮動?xùn)派系碾娮踊蚩昭ǖ娜笔Щ虼嬖趤泶_定。
閃存130還可以包括彼此耦合的緩沖器170和預(yù)取控制器180、存儲單元陣列150和總線140。緩沖器170可以是在閃存130中用于臨時存儲信息的寄存器或存儲區(qū)域。預(yù)取控制器180可以控制存儲在存儲單元陣列150中的信息的預(yù)取。可以將預(yù)取的信息傳送至緩沖器170和/或高速緩沖存儲器120。在此實施例中，預(yù)取控制器180在閃存130的內(nèi)部。在另選的實施例中，預(yù)取控制器180可以在閃存130的外部。例如預(yù)取控制器180可以與處理器110集成，或預(yù)取控制器180的部分功能可以在處理器110中作為，例如，軟件應(yīng)用程序、模塊或例行程序?qū)嵤Ｔ谄渌鼘嵤├?，預(yù)取控制器180可以在閃存130的外部并在物理上或結(jié)構(gòu)上比處理器110更接近閃存130。另外，在此實施例中示出的緩沖器170在閃存130內(nèi)部。在另選的實施例中，緩沖器170還可以在閃存的外部并可以在物理上或結(jié)構(gòu)上比處理器110更接近閃存130。另選地，緩沖器170可以會在閃存130的外部并可以在物理上或結(jié)構(gòu)上比閃存130更接近處理器110。
在讀取操作期間，在處理器110中執(zhí)行的軟件過程可以請求存儲在閃存130中的信息。此請求的信息可以從存儲單元陣列150的存儲器位置傳送至處理器110進(jìn)行處理。在存儲單元陣列150中的存儲器位置可以具有用于訪問存儲單元陣列150中的信息的對應(yīng)的地址。可以將請求的信息傳送至高速緩沖存儲器120。因此，在接下來的讀取操作中，可以首先在高速緩沖存儲器120中找到請求的信息。
為了在讀取操作期間請求信息，可以將標(biāo)識在存儲單元陣列150中的請求的信息位置的地址從處理器110傳送至閃存130，并且可以檢索到在存儲單元陣列150中的請求的地址處的請求的信息?？梢詫⒄埱蟮男畔魉偷骄彌_器170。例如，雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面，請求的信息可以是大小為256比特，且將256比特的信息從存儲單元陣列150傳送至緩沖器170的操作需要約三個時鐘周期。在此實例中，總線140可以是64比特總線，因此，將256比特的信息從緩沖器170傳送至高速緩沖存儲器120或處理器110會需要約四個時鐘周期。因此，在此例中，將信息從存儲單元陣列150傳送至高速緩沖存儲器120或處理器110會需要約七個時鐘周期，雖然要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于此方面。
預(yù)取操作或預(yù)取可包括通過在處理器110中執(zhí)行的軟件過程在請求信息之前從存儲單元陣列150檢索信息。預(yù)取可以是猜測操作，而且可以從不請求未請求的信息?？梢詫⑽凑埱蟮男畔魉椭辆彌_器170和/或高速緩沖存儲器120?？梢詫⒂深A(yù)取操作標(biāo)識的未請求的信息稱為預(yù)取信息。
信息的預(yù)取可以改善系統(tǒng)性能。例如，在傳送256比特信息的上述實施例中，在讀取256比特請求的信息期間或之后，可以預(yù)取未請求信息并將其放入緩沖器170中。如果預(yù)取的信息是在接下來的存儲器訪問期間被請求的，且如果可以在緩沖器170中而不是存儲單元陣列150中得到該信息，則可以在總共四個時鐘周期內(nèi)而不是七個時鐘周期內(nèi)將預(yù)取的信息傳送至處理器110或高速緩沖存儲器120。在此例中，從閃存130存取信息的時間量減少了，從而提高了計算系統(tǒng)100的整個處理速度。
為了識別或確定預(yù)取哪個信息，可以采用許多預(yù)取算法。例如，可以基于請求的信息在閃存130中的位置來識別未請求信息。在此例中，可以預(yù)取靠近或緊靠(例如相鄰的或連續(xù)的)請求的信息的未請求信息。
在其它實施例中，可以基于請求的信息的屬性或特征來識別未請求的信息。例如可以將處理器110或預(yù)取控制器180用于檢驗請求的信息并確定，例如，該請求的信息是否包括跳轉(zhuǎn)指令或跳轉(zhuǎn)地址。如果請求的信息為跳轉(zhuǎn)指令，則可以將在該跳轉(zhuǎn)地址的未請求信息從存儲單元陣列150預(yù)取至緩沖器170。又例如如果請求的信息是一條包括條件轉(zhuǎn)移的指令，則可以預(yù)取來自轉(zhuǎn)移地址的數(shù)據(jù)。在另一實例中，如果請求的信息是不包括絕對地址的轉(zhuǎn)移或跳轉(zhuǎn)指令，則預(yù)取控制器180可以操作該地址(例如加一個偏移量或屏蔽某些位)來確定未請求的數(shù)據(jù)的絕對地址。因為不同種類的處理器的跳轉(zhuǎn)指令可以不同，可以將預(yù)取控制器180用于解釋不同系列處理器的跳轉(zhuǎn)指令。
在一些實施例中，可以啟用或不啟用從存儲單元陣列150預(yù)取信息。例如處理器110可以將預(yù)取啟用信號傳送至預(yù)取控制器180以啟用在閃存130中預(yù)取。在此例中，預(yù)取控制器180響應(yīng)于由處理器110發(fā)出啟用在閃存130中預(yù)取的預(yù)取啟用信號。不啟用預(yù)取計算系統(tǒng)100中的資源可以減少計算系統(tǒng)100的功耗。
圖2示出根據(jù)要求保護(hù)的主題事項的的一個實施例檢索信息的方法200?？梢詤⒄沼嬎阆到y(tǒng)100說明該方法(圖1)。在一些實施例中，預(yù)取控制器180和/或處理器110可包括電路、軟件、或電路和軟件的組合，以實施圖2所述的方法。雖然將方法200的單個動作示出和描述成分開的動作，可以同時執(zhí)行一個或多個單個的動作，且要求保護(hù)的主題事項的范圍不限于按所示的次序執(zhí)行。
此實施例可以從確定是否啟用從閃存130的存儲單元陣列150預(yù)取信息(塊210)開始?？梢愿鶕?jù)存儲器訪問的預(yù)定知識來作出該確定。例如系統(tǒng)設(shè)計員或軟件程序員會知道一組存儲器訪問是相關(guān)，例如，系統(tǒng)設(shè)計員會知道數(shù)據(jù)塊依次地存儲在存儲單元陣列150中。因此，在此例中，系統(tǒng)設(shè)計員可以選擇啟用預(yù)取緊靠請求的信息的未請求的信息。
圖2所示的方法可包括由處理器110中執(zhí)行的軟件過程執(zhí)行的讀取操作。該讀取操作可包括通過將請求地址傳送給閃存130從閃存130請求信息，其中請求地址對應(yīng)于存儲單元陣列150中的請求的信息的存儲位置。該讀取操作還可包括先將請求的信息傳送至緩沖器170，然后將請求的信息從緩沖器170傳送至處理器110和/或高速緩沖存儲器120。
如啟用了預(yù)取，預(yù)取可包括標(biāo)識存儲單元陣列150中的未請求的信息(框230)。在一些實施例中，標(biāo)識未請求的信息可包括基于請求的信息的位置標(biāo)識位于存儲單元陣列150中的區(qū)域中的未請求信息。例如預(yù)取可包括標(biāo)識與請求的信息相鄰的未清求的信息。在另選的實施例中，標(biāo)識未請求的信息可包括基于請求的信息的特征標(biāo)識位于存儲單元陣列150的區(qū)域中的未請求的信息。在標(biāo)識預(yù)取信息期間或之后，可以存儲在存儲單元陣列150中的預(yù)取信息的地址，該地址可以稱為預(yù)取地址。
可以將未請求的信息從存儲單元陣列150傳送至緩沖器170(240)?？梢栽陬A(yù)取操作之后進(jìn)行讀取操作，該讀取操作可包括將請求地址傳送至閃存130。預(yù)取控制器180可以將請求地址與預(yù)取地址相比較。在請求從閃存檢索信息期間(例如在讀取操作期間)，如果請求的地址和預(yù)取地址相匹配(例如等于或約等于)，可以稱之為“預(yù)取命中”。相反地，如果請求地址和預(yù)取地址不匹配，可以稱之為“預(yù)取未命中”。
如果請求地址與預(yù)取地址相匹配，則預(yù)取控制器180可以啟用將先前的未請求的或預(yù)取信息從緩沖器170傳送至處理器110(框250)。在一些實施例中，還可以將預(yù)取信息傳送至高速緩沖存儲器120。如果請求的地址與預(yù)取地址不匹配，則預(yù)取控制器180會防止將未請求的信息從緩沖器170傳送至處理器110。如果有預(yù)取未命中，可以從緩沖器170移去未請求的信息。
如果有預(yù)取命中，可以通過僅傳送來自緩沖器170的預(yù)取信息來提高計算系統(tǒng)100的效率。例如可以節(jié)省用于將預(yù)取信息從緩沖器170傳送至處理器110或高速緩沖存儲器120的能量和資源。因此，如果預(yù)取命中，通過僅僅傳送來自緩沖器170的預(yù)取信息，可以減少計算系統(tǒng)100的功耗，且總線可以自由地處理其它信息傳送。
雖然這里示出和描述了本發(fā)明的某些特征，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會想到許多修改、替換、變化和等效物。因此，應(yīng)理解所附的權(quán)利要求旨在覆蓋所有那些落入本發(fā)明的真實精神內(nèi)的修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，其特征在于，包括啟用在閃存中預(yù)??；和如果預(yù)取被啟用，則標(biāo)識在閃存中的未請求的信息。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述啟用在閃存中預(yù)取包括將一個預(yù)取信號傳送至閃存。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括從閃存?zhèn)魉驼埱蟮男畔ⅲ渲姓埱蟮男畔⑽挥陂W存的第一區(qū)域中；和其中所述標(biāo)識還包括基于請求的信息的位置在閃存的第二區(qū)域中標(biāo)識未請求信息。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述標(biāo)識還包括標(biāo)識與閃存的第一區(qū)域相鄰的未請求的信息，且所述第二區(qū)域與第一區(qū)域相鄰。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括從閃存?zhèn)魉驼埱蟮男畔?；和其中所述?biāo)識還包括基于請求的信息的特征標(biāo)識位于閃存內(nèi)的未請求信息。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，還包括確定請求的信息是否包括跳轉(zhuǎn)指令和跳轉(zhuǎn)地址；且其中所述標(biāo)識未請求的信息還包括基于跳轉(zhuǎn)地址標(biāo)識未請求的信息。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述預(yù)取包括將未請求的信息傳送至閃存中的緩沖器。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述預(yù)取包括將未請求的信息從閃存?zhèn)魉椭猎L問時間比閃存的訪問時間少的存儲裝置中。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述預(yù)取還包括基于未請求的信息在閃存中的位置生成預(yù)取地址；接收一個請求地址；將請求的地址與預(yù)取地址相比較；以及其中如果預(yù)取地址等于請求地址，所述傳送包括將未請求信息從閃存?zhèn)魉椭猎L問時間比閃存的訪問時間少的存儲裝置。
10.一種物品，其特征在于，包括在其上存儲有指令的存儲媒體，當(dāng)由計算平臺執(zhí)行所述指令時，引起啟用在閃存中預(yù)??；和如果啟用預(yù)取，標(biāo)識在閃存中的未請求信息。
11.如權(quán)利要求10所述的物品，其特征在于，當(dāng)執(zhí)行所述指令時，還引起從閃存?zhèn)魉驼埱蟮男畔?，其中所述請求的信息位于閃存的第一區(qū)域中；和其中所述標(biāo)識還包括基于請求的信息在閃存的第二區(qū)域中標(biāo)識未請求的信息。
12.一種包含存儲電荷用的浮動?xùn)诺姆且资源鎯ρb置，其特征在于，包括在預(yù)取信號發(fā)出后響應(yīng)于預(yù)取啟用信號從非易失性存儲裝置預(yù)取未請求的信息的預(yù)取控制器。
13.如權(quán)利要求12所述的非易失性存儲裝置，其特征在于，還包括用于存儲未請求的信息的緩沖器，其中在發(fā)出預(yù)取信號期間或之后，所述未請求的信息被從非易失性存儲裝置中的位置傳送至緩沖器。
14.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括適用于發(fā)出預(yù)取啟用信號的處理器；和在處理器外部且被耦合以用于接收預(yù)取啟用信號的閃存，其中所述閃存包括在預(yù)取信號發(fā)出時適用于在閃存中預(yù)取未請求信息的預(yù)取控制器；和耦合至閃存的非易失性存儲器。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述閃存還包括存儲未請求的信息的緩沖器，其中在預(yù)取信號發(fā)出期間或之后，所述未請求的信息被從非易失性存儲裝置傳送至緩沖器。
16.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)取控制器適用于將來自處理器的請求地址與閃存中的未請求信息的地址相比較。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，其中當(dāng)請求地址等于未請求信息的地址時所述預(yù)取控制器啟用從閃存向處理器傳送未請求的信息。
全文摘要
簡要地，提供一種根據(jù)本發(fā)明的實施從閃存檢索信息的方法，其中所述方法包括啟用在閃存內(nèi)預(yù)取，并在預(yù)取啟用后標(biāo)識在閃存中的未請求信息。
文檔編號G06F12/08GK1659527SQ03813680
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月29日
發(fā)明者L·多弗, 馬偉強, B·米爾斯, S·凱爾特 申請人:英特爾公司