使用奇偶校驗和冗余行的動態(tài)錯誤處理的制作方法
【專利摘要】公開了用于使用奇偶校驗和冗余行的動態(tài)錯誤校正的發(fā)明的實施例。在一個實施例中，一種裝置包括存儲結(jié)構(gòu)、奇偶校驗邏輯、錯誤存儲空間、以及錯誤事件生成器。存儲結(jié)構(gòu)用于存儲多個數(shù)據(jù)值。奇偶校驗邏輯用于檢測存儲結(jié)構(gòu)中存儲的數(shù)據(jù)值中的奇偶校驗錯誤。錯誤存儲空間用于存儲檢測到奇偶校驗錯誤的指示。錯誤事件生成器用于響應(yīng)于奇偶校驗錯誤的指示被存儲在錯誤存儲空間中而生成事件。
【專利說明】使用奇偶校驗和冗余行的動態(tài)錯誤處理
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及信息處理的領(lǐng)域，并且更特別地，涉及信息處理系統(tǒng)中的錯誤檢測和校正的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)中的改善持續(xù)提供更為密集的電路，較低的操作電壓被用來降低功耗。然而，在諸如被用作處理器中的高速緩沖存儲器的靜態(tài)隨機(jī)訪問存儲器之類的存儲器結(jié)構(gòu)中，對較大的陣列大小和較低的操作電壓的組合增加了存儲器單元故障的可能性。因而，這些設(shè)備的制造商和用戶變得越來越關(guān)心錯誤檢測和校正。可以通過將奇偶校驗和/或糾錯碼(ECC)單元與硬件添加到一起以生成并檢查奇偶校驗和ECC值來保護(hù)存儲器結(jié)構(gòu)。奇偶校驗可以提供可能不足以向錯誤管理提供魯棒解決方案的錯誤檢測。另一方面，ECC在管芯面積和流水線復(fù)雜性方面的成本可能太高而無法提供所期望的解決方案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]在附圖中通過示例而非限制的方式來圖示本發(fā)明。
[0004]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括動態(tài)錯誤處理的信息處理系統(tǒng)。
[0005]圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于動態(tài)錯誤處理的方法。
[0006]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于動態(tài)錯誤處理的方法。
【具體實施方式】
[0007]描述了用于使用奇偶校驗和冗余行的動態(tài)錯誤處理的發(fā)明的實施例。在本描述中，可以闡述諸如處理器和系統(tǒng)配置之類的許多特定細(xì)節(jié)，以便提供對本發(fā)明的更透徹的理解。然而，將由本領(lǐng)域技術(shù)人員領(lǐng)會的是，本發(fā)明可以在不具有此類特定細(xì)節(jié)的情況下實施。另外地，未詳細(xì)地示出一些公知的結(jié)構(gòu)、電路、以及其它特征，以避免不必要地模糊本發(fā)明。例如，未描述基于奇偶校驗的錯誤檢測的完整描述，原因在于許多公知的方法可以被用于本發(fā)明的實施例中。在本描述中，“O”(或“零”)和“I”(或“一”)可以被用來描述數(shù)據(jù)或其它信息的二進(jìn)制數(shù)位(“比特”)的值，其中前者可以是表示邏輯“零”或“關(guān)斷”值的任何電壓或其它電平，并且后者可以是表示邏輯“一”或“導(dǎo)通”值的任何此類電平。
[0008]如【背景技術(shù)】章節(jié)中所描述的，可以將存儲元件添加到信息存儲結(jié)構(gòu)，以提供信息處理系統(tǒng)中的錯誤檢測和/或校正。本發(fā)明的實施例可以被用于任何信息處理系統(tǒng)中的任何信息存儲結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的實施例可以期望用于處理器內(nèi)的存儲器陣列，諸如末級高速緩存，原因在于處理器和系統(tǒng)成本和性能可能對這些數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)的大小特別地敏感。
[0009]圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括用于存儲器陣列的動態(tài)錯誤處理的信息處理系統(tǒng)100。系統(tǒng)100包括處理器110、軟件120、非易失性存儲設(shè)備130、以及實時時鐘190。系統(tǒng)100也可以包括任何數(shù)量的附加的處理器、設(shè)備、存儲結(jié)構(gòu)、和/或任何其它組件或元件。[0010]處理器100可以是任何類型的處理器，包括諸如Intel?C0reTM處理器家族或來自Intel?公司或另一公司的其它處理器家族中的處理器之類的通用微處理器、或諸如圖形處理器或微控制器之類的專用處理器。處理器110可以包括存儲結(jié)構(gòu)140、奇偶校驗邏輯150、錯誤存儲空間160、地址映射邏輯170、以及運行單元180。
[0011]軟件120可以是安裝和/或運行在系統(tǒng)100上的可由處理器110或系統(tǒng)100中的任何其它組件運行的任何軟件。例如，軟件120可以是圖形設(shè)備驅(qū)動器。如以下進(jìn)一步描述的，軟件120可以包括錯誤處理例程122。非易失性存儲設(shè)備130可以是任何類型的非易失性存儲設(shè)備，諸如磁盤或固態(tài)硬盤驅(qū)動器。
[0012]存儲結(jié)構(gòu)140可以表示存儲信息處理系統(tǒng)中的包括數(shù)據(jù)和/或指令的信息的任何結(jié)構(gòu)，諸如寄存器、高速緩存、或另一類型的存儲器結(jié)構(gòu)。例如，存儲結(jié)構(gòu)140可以表示處理器110中的末級數(shù)據(jù)高速緩沖存儲器。存儲結(jié)構(gòu)140可以包括存儲數(shù)據(jù)或其它信息的數(shù)據(jù)存儲區(qū)142、冗余存儲區(qū)144、以及存儲由奇偶校驗邏輯150基于數(shù)據(jù)或其它信息而生成的奇偶校驗值的奇偶校驗存儲結(jié)構(gòu)146?？商娲?，奇偶校驗存儲區(qū)146可以被包括在系統(tǒng)100中的任何其它地方。數(shù)據(jù)存儲區(qū)142、冗余存儲區(qū)144、以及奇偶校驗存儲區(qū)146可以包括任何類型的單獨的存儲元件，諸如存儲數(shù)據(jù)的比特的鎖存器或觸發(fā)器。
[0013]奇偶校驗邏輯150可以包括任何電路、邏輯、或其它硬件，以生成被用來檢測數(shù)據(jù)中的錯誤的奇偶校驗值。例如，奇偶校驗邏輯150可以包括異或非(exclusive NOR)門，以生成當(dāng)具有邏輯“ I ”值的輸入的數(shù)量是奇數(shù)時將被設(shè)為邏輯“ I ”值并且當(dāng)具有邏輯“ I ”值的輸入的數(shù)量是偶數(shù)時被設(shè)為邏輯“O”值的奇偶校驗比特。檢查值可以是單個奇偶校驗比特或多個奇偶校驗比特，其中奇偶校驗在任何數(shù)量的數(shù)據(jù)比特之上被計算。奇偶校驗值生成可以相對于與數(shù)據(jù)值的生成、數(shù)據(jù)值的取出、和/或數(shù)據(jù)值的存儲關(guān)聯(lián)的指令的運行在任何時間執(zhí)行。例如，可以與數(shù)據(jù)值的生成并行地、在存儲數(shù)據(jù)值之前、或在存儲數(shù)據(jù)值之后生成奇偶校驗值。
[0014]奇偶校驗邏輯150也可以包括使用所生成的奇偶校驗值來檢測數(shù)據(jù)值中的錯誤的任何電路、邏輯、或其它硬件。奇偶校驗邏輯150可以根據(jù)任何其它的已知方法全部地或部分地被實現(xiàn)在專用電路、邏輯、硬件中，或者在還能夠執(zhí)行其它功能的電路、邏輯、或其它硬件內(nèi)。例如，奇偶校驗邏輯150可以被包括在通用算術(shù)邏輯單元或處理器110的任何其它運行單元180中。
[0015]如以下進(jìn)一步描述的，錯誤存儲空間160可以表示存儲諸如由奇偶校驗邏輯150所生成的信息之類的關(guān)于奇偶校驗錯誤的信息的諸如寄存器之類的任何類型的信息存儲結(jié)構(gòu)。錯誤事件生成器162可以表示響應(yīng)于將信息加載或?qū)懙藉e誤存儲空間160中而生成中斷或其它事件的任何電路或其它硬件。
[0016]地址映射邏輯170可以包括用于轉(zhuǎn)換地址的任何電路、邏輯、或其它硬件。例如，在其中存儲結(jié)構(gòu)140是高速緩沖存儲器的實施例中，地址映射邏輯170可以將高速緩存線或行的邏輯地址轉(zhuǎn)換為高速緩存線或行的物理地址。
[0017]圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于動態(tài)錯誤處理的方法200。盡管方法實施例不限于該方面中，在圖2的方法實施例的描述中可以對圖1的實施例的元件進(jìn)行引用。
[0018]在框210中，生成、取出、或以其它方式提供具有第一寬度的第一數(shù)據(jù)值；例如，可以由諸如處理器110中的運行單元180之類的運行單元來生成一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。在框212中，由奇偶校驗邏輯150基于該第一數(shù)據(jù)值來生成第一奇偶校驗值。在框214中，在存儲結(jié)構(gòu)140中的第一位置中存儲該第一數(shù)據(jù)值；例如，在數(shù)據(jù)存儲區(qū)142的第一行中。在框216中，在存儲結(jié)構(gòu)140中的第二位置中存儲該第一奇偶校驗值；例如，在與數(shù)據(jù)存儲區(qū)142的第一行對應(yīng)的奇偶校驗存儲區(qū)146中的位置中。
[0019]在框220中，例如結(jié)合由運行單元180對要求第一數(shù)據(jù)值的指令的運行來讀取第一位置(其中存儲了第一數(shù)據(jù)值)的內(nèi)容。在框222中，讀取第二位置(其中存儲了第一奇偶校驗值)的內(nèi)容。在框224中，基于第一位置的內(nèi)容來生成第二奇偶校驗值。在框226中，將第二奇偶校驗值與第二位置(其中存儲了第一奇偶校驗值)的內(nèi)容相比較。如果它們相等，那么在第一位置的內(nèi)容中未檢測到錯誤(例如，自存儲了第一數(shù)據(jù)值和第一奇偶校驗值以來，第一位置或第二位置的內(nèi)容都未被錯誤改變)。如果它們不相等，那么在第一位置的內(nèi)容中檢測到錯誤(例如，自存儲了第一數(shù)據(jù)值和第一奇偶校驗值以來，第一位置或第二位置的內(nèi)容已經(jīng)被錯誤改變)，并且方法200在框230中繼續(xù)。
[0020]在框230中，在錯誤存儲空間160中存儲關(guān)于奇偶校驗錯誤的檢測的信息。所存儲的信息可以包括錯誤的位置(例如，數(shù)據(jù)存儲區(qū)142的行或線)。在其中存儲結(jié)構(gòu)140劃分成存儲體(bank)的實施例中，位置信息可以包括存儲體標(biāo)識符、子存儲體標(biāo)識符、以及線標(biāo)識符。在框232中，錯誤事件生成器162識別對錯誤存儲空間160的寫入，從而觸發(fā)中斷或其它事件。在框234中，識別中斷。在框236中，響應(yīng)于中斷而發(fā)起錯誤處理例程122。
[0021]在框240中，錯誤處理例程122讀取錯誤存儲空間160以確定錯誤的位置(例如，行)。在框242中，錯誤處理例程122可以執(zhí)行對于處理和/或防止錯誤的傳播所需或期望的任何操作，諸如沖洗(flush)其中可以使用框222中所讀取的數(shù)據(jù)的流水線或使所述流水線無效。在框244中，錯誤處理例程122可以清理錯誤存儲空間160，以便為識別數(shù)據(jù)存儲區(qū)142中的另一錯誤做準(zhǔn)備。在框246中，錯誤處理例程122將錯誤的位置存儲在非易失性存儲設(shè)備130中。在框248中，錯誤處理例程122對地址映射邏輯170重新編程，以利用來自冗余存儲區(qū)144的未使用的位置或行來替換其中找到了錯誤的位置或行。例如，地址映射邏輯170可以被重新編程為使得對具有錯誤的位置或行的訪問被重新指引至冗余存儲區(qū)144中的位置或行。
[0022]在框250中，系統(tǒng)100可以下電。在框252中，系統(tǒng)100可以上電并且可以開始系統(tǒng)100的引導(dǎo)。在框254中，軟件120可以讀取非易失性存儲設(shè)備130，以確定數(shù)據(jù)存儲區(qū)142中的任何先前找到的錯誤的位置。在框256中，軟件120可以對地址映射邏輯170重新編程，以例如通過將對其中找到了錯誤的位置或行的訪問重新指引至冗余存儲區(qū)144中的未使用的位置或行，而利用冗余存儲區(qū)144中的未使用的位置或行來替換其中找到了錯誤的位置或行。
[0023]在方法200中，在非易失性存儲器中存儲關(guān)于錯誤的信息，以使得每次引導(dǎo)系統(tǒng)時，能夠利用冗余行來替換被發(fā)現(xiàn)包含錯誤的位置或行。因而，不使用易受低操作電壓處的故障影響的存儲器位置。然而，可以期望在由低操作電壓所引起的錯誤和軟錯誤之間進(jìn)行區(qū)分。
[0024]圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于在由低操作電壓所引起的錯誤和軟錯誤之間進(jìn)行區(qū)分的方法300。在框310中，例如，如在方法200中的框238中那樣，響應(yīng)于檢測到數(shù)據(jù)存儲區(qū)142中的錯誤而發(fā)起錯誤處理例程122。[0025]在框320中，錯誤處理例程122讀取錯誤存儲空間160以確定錯誤的位置(例如，行)。在框322中，錯誤處理例程122在錯誤日志中記錄錯誤的位置。在框324中，錯誤處理例程122在錯誤日志中記錄檢測到錯誤的時間(例如，使用基于實時時鐘190的值的時間戳)。在框326中，錯誤處理例程122可以執(zhí)行對于處理和/或防止錯誤的傳播所需或期望的任何操作，諸如沖洗其中可以使用框222中所讀取的數(shù)據(jù)的流水線或使所述流水線無效。在框328中，錯誤處理例程122可以清理錯誤存儲空間160，以便為識別數(shù)據(jù)存儲區(qū)142中的另一錯誤做準(zhǔn)備。
[0026]在框330中，系統(tǒng)100繼續(xù)操作預(yù)定的時間段，例如十二小時。預(yù)定的時間段的長度可以基于任何期望的準(zhǔn)則來選擇，諸如系統(tǒng)100在其中的環(huán)境和錯誤保護(hù)的期望級別。在框332中，在未檢測到與框322中所記錄的位置相同的位置處的第二錯誤的情況下，預(yù)定的時間段到期。在框334中，清理與框322和324相關(guān)的錯誤日志條目。因為錯誤在預(yù)定的時間段內(nèi)未重新發(fā)生，所以基于錯誤歸因于軟錯誤而不是低操作電壓的結(jié)論而執(zhí)行框334。因而，可以忽視錯誤。然而，如果在預(yù)定的時間段內(nèi)在相同的位置處的確發(fā)生第二錯誤，那么可以根據(jù)框246和248來處理第二錯誤。
[0027]在本發(fā)明的范圍內(nèi)，圖2和3中所圖示的方法可以采用不同的次序來執(zhí)行，在所圖示的框被省略、附加的框被添加或者對經(jīng)重新排序、被省略、或附加的框的組合的情況下執(zhí)行。例如，框214和216可以同時執(zhí)行，并且框220和222也是；這些僅是可能的對于方法200和300的幾個變型。
[0028]因而，已經(jīng)描述了用于動態(tài)錯誤處理的發(fā)明的實施例。雖然某些實施例已經(jīng)被描述并且示出在附圖中，但要理解的是，此類實施例僅說明而不是局限本廣泛發(fā)明，并且本發(fā)明不限于所示出和描述的特定構(gòu)造和布置，原因在于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在研究本公開后可以進(jìn)行各種其它修改。在其中增長很快并且不容易預(yù)見進(jìn)一步的進(jìn)展的諸如此的技術(shù)的領(lǐng)域中，在不背離本公開的原理或所附權(quán)利要求的范圍的情況下，所公開的實施例可以如通過實現(xiàn)技術(shù)進(jìn)展而促進(jìn)的在布置和細(xì)節(jié)方面可容易地修改。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 存儲結(jié)構(gòu)，用于存儲多個數(shù)據(jù)值； 奇偶校驗邏輯，用于檢測存儲結(jié)構(gòu)中存儲的數(shù)據(jù)值中的奇偶校驗錯誤； 錯誤存儲空間，用于存儲檢測到奇偶校驗錯誤的指示；以及 錯誤事件生成器，用于響應(yīng)于奇偶校驗錯誤的指示被存儲在錯誤存儲空間中而生成事件。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中存儲結(jié)構(gòu)包括存儲多個數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)存儲區(qū)和存儲多個奇偶校驗值的奇偶校驗存儲區(qū)，多個奇偶校驗值的每個對應(yīng)于多個數(shù)據(jù)值之一。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中奇偶校驗邏輯還用于生成多個奇偶校驗值。
4.如權(quán)利要求2所述的裝置，還包括地址映射邏輯，并且其中存儲結(jié)構(gòu)還包括冗余存儲區(qū)，并且其中地址映射邏輯要被重新編程以將對數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的第一位置的訪問重新指引至冗余存儲區(qū)中的第二位置。
5.一種方法，包括: 由硬件檢測存儲結(jié)構(gòu)中的第一位置中的第一奇偶校驗錯誤； 由硬件存儲關(guān)于檢測到第一奇偶校驗錯誤的信息； 由硬件響應(yīng)于存儲所述信息而觸發(fā)事件； 由軟件對所述事件進(jìn)行響應(yīng)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述信息包括第一奇偶校驗錯誤的第一位置。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中進(jìn)行響應(yīng)包括從錯誤存儲空間讀取第一位置信息。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中進(jìn)行響應(yīng)還包括對地址映射邏輯重新編程以將對第一位置的訪問重新指引至存儲結(jié)構(gòu)中的第二位置。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中第一位置在存儲結(jié)構(gòu)中的數(shù)據(jù)存儲區(qū)中，并且第二位置在存儲結(jié)構(gòu)中的冗余存儲區(qū)中。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中進(jìn)行響應(yīng)還包括在非易失性存儲設(shè)備中存儲第一位置信息。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其中進(jìn)行響應(yīng)包括清理錯誤存儲位置。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中進(jìn)行響應(yīng)還包括在錯誤日志中記錄第一位置信息。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中進(jìn)行響應(yīng)還包括在錯誤日志中記錄第一奇偶校驗錯誤的時間戳。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括在未檢測到第一位置中的第二奇偶校驗錯誤的情況下，在預(yù)定的時間段到期之后清理錯誤日志。
15.—種系統(tǒng),包括: 處理器，包括: 存儲結(jié)構(gòu)，用于存儲多個數(shù)據(jù)值， 奇偶校驗邏輯，用于檢測存儲結(jié)構(gòu)中存儲的數(shù)據(jù)值中的奇偶校驗錯誤， 錯誤存儲空間，用于存儲檢測到奇偶校驗錯誤的指示；以及 錯誤事件生成器，用于響應(yīng)于奇偶校驗錯誤的指示被存儲在錯誤存儲空間中而生成事件；以及 非易失性存儲設(shè)備，用于存儲奇偶校驗錯誤的第一位置。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中存儲結(jié)構(gòu)包括存儲多個數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)存儲區(qū)和存儲多個奇偶校驗值的奇偶校驗存儲區(qū)，多個奇偶校驗值的每個對應(yīng)于多個數(shù)據(jù)值之一。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中奇偶校驗邏輯還用于生成多個奇偶校驗值。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述處理器還包括地址映射邏輯，并且其中存儲結(jié)構(gòu)還包括冗余存儲區(qū)，并且其中地址映射邏輯要被重新編程以將對數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的第一位置的訪問重新指引至冗余存儲區(qū)中的第二位置。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括實時時鐘，用于提供奇偶校驗錯誤的時間戳。
20.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述處理器運行錯誤處理例程以對檢測到奇偶校驗錯誤進(jìn) 行響應(yīng)。
【文檔編號】G11C29/42GK103988182SQ201280062047
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月16日
【發(fā)明者】A.科克爾, S.沙, A.納瓦萊, M.拉馬多斯, S.K.達(dá)馬拉祖 申請人:英特爾公司