CN100468374C - 建立、报告和调整系统存储器使用的方法和装置 - Google Patents

建立、报告和调整系统存储器使用的方法和装置 Download PDF

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Abstract

描述了一种方法，所述方法需要从非易失储存或存储器资源读信息。所述信息是阈值或可以从其计算出阈值的信息。针对被认为是系统存储器所经受的工作环境，特别定制所述信息。所述方法还需要使存储器控制器采用所述阈值，以便控制所述存储器执行活动的速率。所述速率小于所述系统存储器被置于所述工作环境时将经历功能故障的速率。

Description

建立、报告和调整系统存储器使用的方法和装置
技术领域
本发明的领域一般地涉及计算系统优化；更具体地，涉及建立、报告和调整系统存储器使用的方法和装置。
背景技术
计算系统包括系统存储器。系统存储器一般被视作这样的存储器资源：a)计算系统的不同部件可能期望从所述资源获取数据；以及，2)计算系统的不同部件可能期望在所述资源内储存数据。图1示出了计算系统的一部分的简图，所述计算系统包括系统存储器106和存储器控制器101。因为不同的计算系统部件经常期望近乎同时地调用系统的资源(例如，多个不同的计算系统部件“突然”决定在很短的时间范围内调用系统存储器资源)，存储器控制器101负责管理系统存储器106为不同的部件服务的顺序和时间选择。
给出图1，以提供对典型应用的了解。注意，存储器控制器101被配置成管理各种系统存储器调用，所述各种系统存储器调用由1)一个或更多个处理器(例如通过处理器前端总线108)；2)图形控制器(例如通过图形控制器接口109)；以及，3)整个计算系统的各种外设部件(例如，系统总线接口110(例如外设部件接口(PCI)总线接口))所产生。系统存储器106可以用很多不同的存储器半导体芯片构造，并且可以被简单化地视作具有地址总线104和数据总线105。通过在地址总线104上给出对应的地址值来访问具体的存储器单元(cell)。从具体的存储器单元读出或写入所述具体的存储器单元的数据值出现在数据总线105上。
存储器控制器可以配备有调节施加到系统存储器106上的负担(stress)或使用(usage)的能力。例如，如在图1中所观察到的那样，存储器控制器101包括储存阈值的阈值寄存器102。阈值用来控制系统存储器106参与各种活动(例如，诸如读、写、激活等的各种访问)的速率；并且，通过这么做来控制施加到系统存储器106上的使用和负担。响应于阈值，存储器控制器101被设计成调整活动施加到系统存储器106上的速率，以使施加到系统存储器106上的使用不会使系统存储器106的负担过重。
作为简单化的实施例，图2示出了响应不同的阈值，不同的读和写速率可以如何被施加到系统存储器的一些实施例。第一个图201示出了根据第一阈值，读和写(分别用“R”和“W”标明)可以施加到系统存储器的最大速率。第二个图202示出了根据第二阈值，读和写可以施加到系统存储器的最大速率。因为第一个图201清晰地示出了(在大约相同的时间周期上)更多的读和写，故与第二个图202相比，第一个阈值比第二个阈值允许更高的最大读和写速率。注意，为了简洁，图201和202都示出读和写相对彼此交替地发生。在实践中，经常发生连续的读和连续的写。
计算系统所使用的阈值(或从中可以计算出阈值的信息)可以被储存在非易失存储区域中，例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)资源区域。例如，阈值可以被储存在计算系统的基本输入输出系统(BIOS)存储区域107或串行存在检测(Serial PresenceDetect，SPD)存储区域114中。BIOS存储区域107储存早在计算系统的启动阶段所使用的指令。SPD存储区域114储存描述和/或表征系统存储器106特性的信息。
附图
在附图的图中，通过举例而非限制来说明本发明，其中：
图1示出了现有技术计算系统的一部分；
图2示出了活动可以施加到计算系统的系统存储器的不同速率的实施例；
图3示出了在计算系统的工作过程中可以用来调整用于存储器控制器的阈值的方法；
图4示出了图3方法的一部分的更详细的实施方案；
图5示出了在存储器控制器的工作过程中，可以用来调整其阈值的查找表的实施方案；
图6示出了在储器控制器的工作过程中可以用来调整其阈值的计算系统的一部分的实施方案；
图7a到图7c示出了设备功率、带宽和环境温度之间的关系；
图8示出可用来给功耗建模的技术的图；
图9a和图9b示出了用于防止功能故障的技术，所述功能故障是针对计算系统的系统存储器的工作而言的；以及
图10示出了计算系统的电池功率被消耗的各种速率的示例图，所述计算系统的电池功率是以所述各种速率，作为系统存储器的自刷新速率的函数来消耗的。
具体描述
能够改变其阈值的计算系统
在计算系统内包括足以获取或导出阈值的信息是有用的，所述阈值非常适于系统存储器碰巧要经受的任何工作环境。如此使能的(enabled)计算机系统能够使用多于一个阈值而非仅仅一个阈值；并且，因此也能够响应检测到的系统存储器的工作环境中的变化，来用另一个阈值代替当前阈值。
例如，系统存储器的半导体芯片周围的环境温度的增加可能触发改变到新的阈值，所述新的阈值降低施加到系统存储器的最大允许活动速率(以便保持半导体芯片的内部“结”温度处于或低于临界水平，高于所述临界水平，其故障的概率显著增加)。同样地，系统存储器的半导体芯片周围的环境温度的降低可能触发改变到新的阈值，所述新的阈值增加施加到系统存储器的最大可允许活动速率(以便允许系统存储器在所述更新的、更冷的环境温度下以更接近其理论最大可支持性能的状态来工作)。
图3示出了可被能够使用多个阈值的计算系统执行的方法。根据图3的方法，在301描述系统存储器的工作环境的特性。下面针对图5提供对各种工作环境实施方案的更为详细的讨论。但是通常，“工作环境”是对一个或更多个条件(例如，温度、读/写百分比等)的某种描述，系统存储器被置于所述条件下，并且，从所述条件可以确定对存储器使用的限制(例如，通过限制各种活动施加到系统存储器的最大速率)。一旦在301描述了系统存储器的工作环境的特性，则在302获取或导出系统的阈值，所述阈值基于系统存储器的工作环境。一旦获取或导出了阈值，则在303它被用来限制活动被施加到系统存储器的速率。
图4示出了图3方法的一部分的更为详细的图。具体来说，图4示出了相应于工作环境所获取或导出的阈值，所述工作环境包括系统存储器的环境温度和系统存储器的工作量。系统存储器的工作量是对存储器设备被其对应的计算系统使用的方式的某种描述。因此，工作量可以包括下列内容中的一个或更多个的描述：1)系统存储器访问的读/写百分比(例如，仅举几例，75％读和25％写；50％读和50％写；25％读和75％写等)；2)页面命中(page hit)/页面空白(page empty)/页面缺失(page miss)百分比(例如，仅举一例，50％页面命中/25％页面空白/25％页面缺失)；3)突发长度(burst length)；以及，4)存储器设备被置入的特定“待机”模式。下面马上更详细地讨论这些方面。
读/写百分比反映的是读操作的存储器访问的百分比和写操作的存储器访问的百分比。读/写百分比可以反映计算系统正在被如何使用。例如，如果计算系统正被大量地用于把信息从网络下载到系统存储器中，则将预计，写百分比要高于读百分比。同样地，如果计算系统被大量地用于把信息从系统存储器上载到网络中去，则将预计，读百分比要高于写百分比。通常，取决于系统存储器正在读数据还是写数据，来利用系统存储器电路的不同区域。同样，如果有重点地针对特定类型操作(读或写)来利用系统存储器，则将预计，系统存储器的功率耗散更接近地反映出与所述有重点地针对的操作相关联的电路的消耗。
页面命中/页面空白/页面缺失是对如下内容的分析(breakdown)：1)已经成功地导致数据读或写(即页面“命中”)的存储器页面访问；2)存储器页面空白访问(例如，当存储器控制器故意移动到新页面以获得更高的效率时，该访问形式被称作页面空白访问)；3)存储器页面缺失访问(如果存储器控制器在现有页面中没有找到期望的数据，则该页面必需被关闭，并且新页面必须被激活)。在高“缺失”率的情况下，导致了增加的“开销”。即，对于给定的信息吞吐量，设备的功耗增加。
突发长度是对执行从存储器的突发读和/或突发写系统存储器所花费的时钟周期数量的描述。突发读和/或突发写是通过导致地址总线的高位保持不变，同时地址总线的低位被连续地计数，以便使得来自具有“相邻”地址的存储器单元的一系列操作生效，以提高存储器工作效率的技术。通常，突发长度越长，则存储器变得更有效率。结果，突发长度越长，则与利用多个较短的突发序列完成的同样数量的操作相比，应该耗散更少的功率。
能够跟踪业务量(traffic)统计的存储器控制器可以不间断地更新系统存储器工作量的当前状态的各个方面。例如，被配置成追踪读/写百分比和页面命中/页面空白/页面缺失统计的存储器控制器能够不间断地跟踪系统存储器工作量的这些方面。这里，反映当前工作量状态的数据(例如，被存储器控制器所跟踪的那些)和反映系统存储器周围的当前环境温度的数据可以被组合使用，作为用于取出特别适于特定的现有工作量/温度条件的阈值的“查找(lookup)”参数，所述查找参数代表所述特定的现有工作量/温度条件。
通过这么做，存储器控制器能够施加到系统存储器的最大工作负担被限制到近似为系统存储器在当前条件下，无显著故障风险地能够处理的最佳值。例如，如果环境温度突然上升和/或工作量突然变得更沉重，则阈值可以被设置得更低；或者，如果环境温度突然下降和/或工作量突然变得不那么沉重，则阈值可以被设置得更高。
图5示出了查找表的图，该查找表给出了多达N个不同工作量和M个不同环境温度的任意组合的特别阈值。注意，特别或独特的工作量可能只适用于特定类型的存储器设备。因此，如果被具体实施在计算系统中的查找表符合行业所接受的/标准化的方案，则在特定计算系统中，某些工作量列可能被保持“空白”，因为该特定工作量列不适用于该特定计算系统采用的特定存储器设备。
在一个实施方案中，使用计算系统的BIOS存储区域(memory region)储存查找表信息(例如，如图5中所示那样)，所述查找表信息响应于给予系统存储器的无论什么工作环境，提供特别定制的阈值。在另一个实施方案中，使用计算系统的SPD存储区域储存查找表信息(例如，如图5中所示那样)，所述查找表信息响应于给予系统存储器的无论什么工作环境，提供特别定制的阈值。图6提供了计算系统的图，所述计算系统的BIOS存储区域607或SPD存储区域614就是这样配置的。
根据图6的描述，可以向BIOS存储区域607或SPD存储区域614提供查找参数输入612(例如，被构造为读地址)，查找参数输入612代表当前工作环境。响应于查找参数输入612的给出，受影响的存储区域将提供用来控制施加到系统存储器606的活动速率的阈值(例如，通过读操作)。预计在很多应用中，使用BIOS存储区域607或SPD存储区域614来储存和阈值相关的信息。因而，查找参数612将只被应用到这些区域中的一个。
如上所述，工作环境可以被表示为工作量和系统存储器606周围的环境温度的组合。因此，例如，环境温度被邻近系统存储器606放置的温度传感器608监测，并且，工作量由一个或更多个业务量统计寄存器609监测，业务量统计寄存器609的内容代表系统存储器606被使用的方式。由此构建查找参数输入612，并且，作为响应，BIOS607存储区域或SPD存储区域614(或者也许其他的存储器或储存区域)有效地执行查找，从而提供新的阈值。新的阈值被加载到阈值寄存器602中，并代替预先存在的次优的阈值。
图6还指出可以利用很多不同的计算系统部件，以很多不同的方式来构建查找参数输入612。根据一种方法，存储器控制器601包括生成查找参数612的嵌入式控制功能块(function)610。嵌入式控制功能块610可以被实现为嵌入式处理器或微控制器，所述处理器或微控制器执行与构造查找参数612相关的软件例程。或者，以某种组合形式，专用逻辑也可以用来实现存储器控制器的嵌入式控制功能块610。
根据另一种方法，使用计算系统的一个或多个处理器611来构造查找参数612。这里，处理器611接收存储器控制器的业务量统计寄存器609的内容(例如，通过前端总线613来传递)，并从温度传感器608(图上是608)接收环境温度。在又一个实施方案中，输入查找参数612的构造可以在处理器611和存储器控制器601之间共享；和/或可以被除了处理器611和存储器控制器601之外的智能实体来处理。无论怎样，负责构建输入查找参数612的功能块可以：1)以适当定时的间隔重复地构造新的输入查找参数；和/或，2)使新的查找参数被特别地生成，以响应于系统存储器工作环境中的突然和/或巨大变化。
注意，使用查找表是在计算系统的工作期间可以“获取”新阈值的一种方式。在其他实施方案中，如下面更详细地描述的那样，适当的阈值可以从特定的度量标准主动地计算出(即导出)来，而非通过参考预先存在的阈值表来获取。而且，本领域普通技术人员很清楚，用来储存足以获取或导出新阈值的细节的资源可以是BIOS存储区域607、SPD存储区域614或某些其他的计算系统资源(例如，另一个非易失存储器或储存资源)。
可以用来确定适当的阈值的技术
无论新阈值是被查找出来的还是通过计算系统计算出来的，应该提供某种理解，即“什么样的”阈值对于处于特定工作环境的特定类型的存储器是适当的。在各种实例中，计算系统提供给予系统存储器的可能的工作环境需要和用来实现系统存储器的具体存储器类型(例如，制造商、制造工艺、封装方法等)相关，以便可以为具体的存储器类型建立适当的阈值。这里，如果存储器制造商自己不提供全部的所需阈值，则期望存储器制造商使某些信息对于负责建立适当阈值的人是可用的。
例如，与上面所描述的实施方案一致，一般认为处理器制造商和/或计算系统制造商负责编辑要被储存在计算系统的BIOS内的信息。因此，如果阈值信息在计算系统BIOS(或其他地方)中被列出，则在存储器供应商和处理器/计算系统制造商之间可以建立一种关系，从而使足以获得或导出适当阈值的信息对于处理器/计算系统制造商是可用的。下面的讨论提到了这些方法中的一些。
图7a到图7c示出了可使用的关系，为了构建能够依据观察到的、计算系统的系统存储器正在经历的工作环境的改变来调节其内部存储器控制阈值的计算系统，所述关系将核心能力寄希望于适当的方面。图7a示出对于一个计算系统，最大允许设备功率相对于坏境温度的关系的示例图。图7a的关系一般性地指示，当计算系统的环境温度增加时，存储器设备所消耗的电功率应该被降低，以防止存储器设备发生故障。
这里，预期计算系统的设计者/制造商将是最适于来实现图7a所代表的理念。即作为计算系统设计过程的一部分，计算系统设计者确定系统存储器上方的特定气流以及将在计算系统中使用的系统存储器设备的具体类型。这里，由系统设计者所加入的系统存储器设备的具体类型的特性也可以由系统存储器设备的封装类型和最大允许结温度来描述。因为结温度与设备功率耗散相关，所以从这些特性(气流、存储器封装类型、最大结温度)，计算系统设计者能够为正在被设计/已经被设计的特定系统产生特定的“最大允许设备功率相对于环境温度”的关系(图7a中可以观察到它的一个实施例)。
图7b示出了特定存储器设备的带宽(BW)和存储器设备功率之间的关系，其中计算系统设计者已经针对所讨论的计算系统选择了所述存储器设备。此外，在图7b中观察到的关系被理解为存储器设备所经受的特定工作量。图7b示出，在特定工作量的应用下(例如，读/写百分比、页面命中/页面空白/页面缺失、突发长度、定时条件等)，施加到存储器的活动速率(即“带宽”(BW))越高，则存储器设备所用的功率将越多。注意，工作量以存储器执行的各种类型的活动的形式描述了存储器的使用，而术语带宽/阈值则对应于各种类型的活动被施加的速率。最终，半导体设备响应施加的电源电压和施加的工作量所消耗的具体功率量，是半导体设备的特定电气设计和用来制造半导体设备的特定制造工艺的结果。因此，预计存储器设备供应商最适于生成在图7b中所观察到的关系。存储器设备供应商可以用理论方法、用实验方法，或用它们的某种组合来生成所述关系。
图7c相当于图7a和图7b的合并，所以“设备功率”变量被排除。该结果是“最大可支持带宽”(BWMAX)与计算系统环境温度的相互关系。例如，图7c的相互关系可以通过如下描述简单地产生：1)用第一方程在数学上描述在图7a中观察到的关系(即，将允许设备功率与环境温度相联系的第一方程)；2)用第二方程在数学上描述在图7b中观察到的关系(即，将设备带宽与针对特定工作量的设备功率相联系的第二方程)；以及，3)合并这一对方程以产生第三方程，第三方程没有作为变量的设备功率。开始时，注意，上面的数学过程可以被应用到除了直线拟和以外的行为模型(因此，即使在图7a到图7c中观察到直线；如果合适，可以使用除了直线以外的行为模型)。
注意，作为合并的结果，图7c的带宽参数被解释为“最大可支持带宽”(BWMAX)，因为图7a的关系代表“最大允许设备功率”。说得更恰当些，达到最大允许设备功率的带宽由图7c的纵轴代表。图7c的表示变得非常有用，因为针对由图7b代表的工作量，它可以用来为计算系统的存储器控制器产生阈值，所述存储器控制器针对计算系统内的特定环境温度而被定制，并且所述存储器控制器防止在施加特定工作量时计算系统的系统存储器超过其最大允许设备功率。因此，作为一个实施例，图7c关系的离散点可以被列出，形成在图5中所观察到的一列查找值。为了形成在图5中所观察到的完整的查找表，可以要求存储器供应商产生N个如图7b中观察到的关系，即，对于每一个要被记录在图5中的查找表中的工作量，有一个“BW相对于功率”的关系。
现在回头参考图7a和图7c，注意到除了“环境温度”以外的其他热学参数可以被用作相关参数，这一点很重要。例如，仅举几例，在图7a和图7c中的每一个的相关方案中，设备外壳温度(case temperature)可以被用作“水平”轴。对于任何存储器封装，从环境温度很容易计算设备外壳温度。因此，实际上，测得的环境温度可以被很容易地转换为设备外壳温度。同样，即使环境温度可以作为方案的一部分而被监测，实际的数学相关方案可以基于设备外壳温度而非环境温度。同样地，外壳温度而非环境温度可以被计算系统主动地监测。因此，注意，存储器设备外壳温度或结温度参数可被储存在非易失储存或存储区域，比如SPD。例如，存储器供应商可以标识其部件可能呈现故障模式的温度，并将该参数储存在SPD中。系统可以读这个值，并调整上面所描述的阈值，以利用来自设备的额外性能。温度参数的子集包括存储器供应商将保障其元件能够达到的最大外壳温度和最大结温度。
实现技术
针对多个N个工作量中的每一个的“BM相对于功率”的关系(图7b)从存储器供应商被交给计算系统设计者/制造商的方式，可以随实施方案的不同而变化。总的来说，关系信息可以被利用任何技术“发送”给系统设计者/制造商。此外，关系信息被提供给系统设计者/制造商的形式可以随实施方案变化。总的来说，关系信息可以被任何使得系统设计者/制造商能够理解所述关系的技术来代表。
计算系统被配置以便最终针对N个工作量中的每一个获取“BWMAX相对于环境温度”的信息(图7c)的方式也可以随实施方案变化。在基本实施方案中，该信息作为计算系统制造的一部分，被简单地储存在计算系统中(例如，在BIOS存储区域607或SPC存储区域614内)。例如，回头参考图5，来自N个“BWMAX相对于环境温度”的关系中的每一个(即每一个工作量一个关系)的M个选择数据点可以在计算系统的BIOS、SPD或其他的存储器或储存区域内来配置。
在另一个实施方案中，不是每个工作量储存M个选择数据点，而是在计算系统的BIOS、SPD或其他的存储器或储存区域中储存足以描述每一个“BWMAX相对于环境温度”的关系的信息。例如，注意，图7c已经被画作直线，并注意，只需两个点以确定一条直线(例如，来自该直线的两点，或来自该直线的一个点和该直线的斜率)，BIOS存储区域、SPD存储区域或其他的存储器或储存区域针对每个工作量只储存两个点。计算系统由此可以为现有工作环境计算适当的阈值。
图6也提供了这样的系统的构成部分。例如，注意，BIOS或SPD存储区域607、614被绘制为提供阈值或者“阈值基础”信息。这里，阈值基础信息是与作为纯粹的阈值相对的、从中可以计算出阈值的任何信息。利用前面的实施方案，所述实施方案指出描述直线的两个点可以从BIOS或SPD读出，在这种情况下，BIOS或SPD的输出对应于阈值基础信息而非阈值。图6指出阈值基础信息可以由前述控制功能块610来处理，以提供实际的阈值。
注意，根据又一个实施方案，控制功能块610可以被设计成从环境温度和/或统计信息来确定输入查找参数，以便从BIOS或SPD存储区域提取正确的阈值基础信息，然后可以重新使用查找参数信息，从而从阈值基础信息计算合适的阈值。同样地，处理器611可以改为从阈值基础信息计算阈值，并将其交付给存储器控制器。
从到目前为止上面描述的实施方案，“BWMAX相对于环境温度”的关系的信息(例如图7c信息)被储存在BIOS或SPD存储区域607、614中。但是，根据至少一族实施方案，系统存储器的“BWMAX相对于功率”的信息(例如图7b信息)被储存在BIOS或SPD存储区域607、614中。注意，该信息仍和阈值基础信息对应。如果“BWMAX相对于功率”的信息被储存在BIOS或SPD存储区域607、614中，则计算系统负责通过有效去除设备功率变量(例如，如上面开始时参考图7c的生成所描述的那样)来计算适当的阈值。
这里，可以使用和上面刚刚针对阈值基础信息所描述的相同计算技术——例外在于“最大设备功率相对于环境温度”的信息(例如图7a信息)应该被包括在阈值基础信息中。再次，可以使用两点来描述这样的直线，即所述直线针对任何给定的工作量表征该关系的特性。因此，在这种适当情况下，对于每一个工作量，四个点被储存在BIOS或SPD中：描述“最大设备功率相对于环境温度”的信息的第一对点(例如图7a信息)；以及，描述“BW相对于功率”的信息(例如图7b信息)的第二对点。针对“最大设备功率相对于环境温度”的信息(例如图7a信息)的储存，注意，该信息可以包括最大允许结温度或系统存储器设备的外壳温度。增加的环境温度具有增加结温度的作用。不同的销售商可能容忍不同度数的结温度。根据存储器销售商对结温度的敏感性，其可支持的BW也成比例地受到影响。因此，销售商可以通过这里所建立的机制来报告其可容忍的结温度或外壳温度。例如，这些温度参数中的任何一个可以被储存在SPD中。在结温度和外壳温度之间存在固定的关系，即结到外壳的热阻。当基本的封装技术和性能变化时，该阻抗在不同的封装之间可能不同。针对“BW相对于功率”的信息的储存，每个工作量储存的两个值可以包括：1)在第一预先确定设备功率的第一BW值；以及，2)在第二预先确定设备功率的第二BW值。根据第二实施方案，每一个工作量提供的两个值包括：1)在第一预先确定设备功率的第一BW值；和，3)可应用直线的斜率。这里，术语“预先确定的”的使用是指在存储器设备供应商和负责执行/设计数学合并方法的那些人之间存在理解，所述数学合并方法是关于提供的BW和什么样的特定设备功率相对应。所述预先确定的理解允许存储器供应商只报告BW值而不必报告功率值，因为负责执行数学合并的那些人将“理解”对于每一个被提供的BM值的功率值。
在又一个实施方案中，对于“参与”这里正给出的方案的那些存储器设备，预先确定的功率值被特别选择，以便对于任何特定工作量，对于任何来自任何特定存储器供应商的特定类型的存储器，它们将和任何“BW相对于功率”的曲线相交。通过这么做，建立了通用行业范围的存储器特性方案，该方案允许计算系统针对任何“参与的”存储器设备，成功地调整其阈值。如果任何预先确定的功率值对于一个或更多个特定的参与存储器设备不能确保截点，则可预见，额外的”预先确定的”功率值可以被加入通用行业范围的方案所采用的所述“预先确定的”功率值族。通过恰当地标识”预先确定的”功率值(例如通过参考号码)，可预见，一族带宽值可以恰当地捕捉每一个参与的存储器设备。
在另一个由图8所表征的涉及在计算系统的BIOS、SPD或其他的存储器或储存资源中储存BW相对于设备功率的信息的实施方案中，特定存储器设备的多个“BW相对于功率”的关系(例如，所有的“BW相对于功率”的关系)被建模为共享公共点，以便，平均起来，允许采用少于一对储存值来定义针对工作量的完整的“BW相对于功率”的关系。根据图8的建模方法，四个工作量(A、B、C和基线)均被建模为共享点801。图8中的每一个“×”和被储存在计算系统中的数据值相对应。
对于“×”802、803、804、805，对应的数据值可以被储存为显式的带宽值(例如分别是“×”802、803、804、805的带宽值807、806、808和809)，或者被储存为其对应直线的斜率。注意，“基线工作量”关系被储存在SPD中的信息完全地定义，因为存在两个储存点(801、802)。但是，利用这样的理解，即基线工作量的点801要被用于工作量A、B、C并且每一个工作量仅利用一个额外的点(即点803用于工作量A、点804用于工作量B，并且点805用于工作量C)，可以完全理解这些工作量。
同样，储存五个SPD值来代表四个工作量；并且，储存的SPD值的比例离1.0的距离要比离2.0的距离小得多。注意，对于功率水平PR，点802到点805中的每一个均可以被视作是“预先确定的”。预先确定点801的功率水平，对于四个工作量中的每一个可以做出适当的组合，以便为四个工作量中的每一个提供“BWmax相对于环境温度”的信息。在又一个实施方案中，“端点”801可以由“最大带宽”和“最大设备功率”(在图8中由点810和811代表)来确定。还要注意，数据点802到数据点805中的任何一个在SPD中可以用斜率值来“代替”。还要注意，对于每一个工作量，801的斜率，即810被811除，也可以被储存在SPD中。这里，810是与801对应的BW，并且811是和801对应的功率。
在这里解析地建立的度量也可以通过试验和测量来建立。关于环境、工作量和功率预算所做的假设可以被当作试验存储器的试验输入条件。使用预先确定的试验标准的结果带宽可以被如此处所描述的那样报告给系统集成者。测量每一个存储器单元消除了任何关于部件值的不确定性，但是解析技术则可以为一种类别中的设备的所有参数假设最坏情况值。由于所有支配功率和产出的参数变成了概率分布函数，所以解析的情况应该说明最坏情况参数。对于明显低于最坏情况值的那些设备，系统可能能够利用额外的性能余量(headroom)。试验和测量将允许存储器部件制造商准确地在分布图上定位所述设备。
确定系统是否应该利用自刷新系统存储器工作
图9a和图9b示出了用于防止功能故障的技术，所述功能故障是针对计算系统的系统存储器的工作而言的。在图9a方法的情况中，在902“持续时间(time duration)”参数被用来确定计算系统是否能够以自刷新模式操作系统存储器，所述“持续时间”参数可以被储存在例如BIOS存储区域或SPD存储区域的非易失资源中。具体地说，储存的持续时间参数以时间标识了计算系统可以恰当地用其系统存储器来工作的程度，所述系统存储器以自刷新模式工作。特别地，系统存储器的自刷新模式在这样的水平消耗功率，即足以影响到电池供电的计算系统能够正确地工作的时间长度。同样，预计储存的持续时间参数对于电池工作的系统尤其有用，因为它反映了在电池功率下，让其系统存储器以自刷新模式工作，在电池的电势耗尽到计算系统开始遭受功能故障的点之前，计算系统预计可以工作多长时间。
根据图9a的方法，在901从例如SPD存储区域的存储器或储存资源读持续时间参数之后，计算系统将其与为计算系统建立的“目标”持续时间比照。在又一个实施方案中，“目标”持续时间与被计算系统的操作系统(OS)识别为“待机模式持续时间”的持续时间相对应。如果储存的持续时间满足或超过“目标”持续时间，则在903，模式持续时间定时器被设置为等于持续时间参数。这里，使用模式持续时间定时器跟踪功能故障可能发生之前剩下的可用时间。
通过在903把模式持续时间设置为等于读出的时间持续参数，计算系统将正确地跟踪系统存储器在计算系统内能够以自刷新模式工作而不导致功能故障的时间长度。如果储存的持续时间不满足或超过“目标”持续时间，则在904，自刷新模式被标识为不适于系统存储器，并使另一个系统模式生效。例如，系统存储器可以被置于待机模式，系统存储器可以被“剥夺资格”(例如，正式地被识别为不可用)，或者，系统存储器的内容可以被储存到非易失储存设备，例如硬盘驱动器。
根据一种技术，在固定的功率预算下，量化自刷新模式可以被可靠支持的持续时间。功率预算可以代表标准的便携式计算机电池的充电容量。因为电池容量可以变化，在数学上表达该信息将比较方便。可用的电量(charge)可以被建模为功耗的线性函数。如果提供了这条直线的两个点，则人们能够很容易地并确定性地计算出所有其他的点。可以随意地选择这两个点，以保证有意义的线性或分段线性的数据。如果刷新率或其他活动增加，则可用电量被更快地耗尽。当刷新率增加时，功耗成比例地增加。多个斜率的直线可以代表各种刷新率。
可以指定多个功率点以沿着时间轴获取对应的点，如图10所示。在一个实施方案中，通过可接受的电压降来判断被操作单元的可靠性。如果电压降大到足以导致设备故障，则发生这种事件的时间被当作点(t)。可以产生一族曲线以针对多个刷新率。
下面的方程示出了所考虑的变量。
P＝△t*△V*I     方程1
△t＝P/△V*I     方程2
为简单起见，假设恒流源。上面方程中的功率变量‘P’可以被随意选取。△V代表从理想状态到设备将发生故障的状态的电压降。设备发生故障的状态，也被称为VThreshold△t，从图上取得的是T3b-T3a。T3b代表在理想电压和恒流下作为功率预算的函数而计算的斜率，如下面的方程3
T3b＝PBudget/Videal*Iccs     方程3
一旦定义了这些变量，人们可以很容易地构造代表功耗的直线。响应于可用功率预算和预先确定的VThreshold，时间轴上的对应值可以被编程到非易失储存或存储器资源中(例如BIOS存储区域或SPD存储区域)，或者可以用任何其他一致的手段来传递给主机系统。或者，可以只编程斜率来指示比率。
图9b示出了类似的方法，只不过在907，功率而非时间被用作比较的基础。根据图9b的方法，和上面针对图9a所描述的持续时间参数相似的持续时间参数被储存在非易失储存或存储器资源中(例如BIOS存储区域或SPD存储区域)。在905，从存储器或储存资源读持续时间参数之后，计算系统在906将其转换为系统存储器在自刷新模式中时的功耗水平(例如将系统持续时间转换为系统功耗，然后去掉可归于除系统存储器之外的系统部件的功耗贡献)，并在907将其与已分配给自刷新模式中的系统存储器的“设计”功耗比照。
如果功率参数落入(即小于或等于)所分配的功率，则在908，系统存储器被允许以自刷新模式工作。如果功率参数没有落入所分配的功率值，则自刷新模式被标识为不适于系统存储器，并且在909改为使用另一系统模式。例如，系统存储器可以被置于待机模式，系统存储器可以被“剥夺资格”(例如，正式地被识别为不可用)，或者，系统存储器的内容可以被储存到非易失储存设备，例如硬盘驱动器。
注意，和在本申请中其他地方所描述的方法类似，上面针对图9a和9b所描述的方法中的任何一个可以由计算系统的处理器利用软件或由专用硬件(例如逻辑)来执行，或由专用硬件和软件的某种组合来执行。对于利用软件执行的那些实现，用于执行功能的指令可以被储存在机器可读介质上。
机器可读介质包括任何用于以机器(例如计算机)可读的形式储存或传输信息的机制。例如，机器可读介质包括只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、磁盘储存介质、光学储存介质、快闪存储器设备、电学、光学、声学或其他传播信号(例如载波、红外信号、数字信号等)的形式。
在前面的说明书中，已经参考本发明的具体示范性实施方案对其进行了描述。但是，很清楚，不偏离如所附权利要求书中给出的本发明宽泛的精神和范围，可以对其做出各种修改和改变。因此，说明书和附图要被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (62)

1.一种方法，包括：
a)根据从非易失储存或存储器资源读得的信息确定阈值所述信息针对所述系统存储器的工作环境被特别定制；以及
b)使存储器控制器采用所述阈值，以便控制所述存储器执行活动的速率，所述速率小于所述系统存储器被置于所述工作环境时将经历功能故障的速率。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述工作环境至少部分地由温度和工作量来定义。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述温度是所述系统存储器的外壳温度。
4.如权利要求2所述的方法，其中，所述温度是所述系统存储器的环境温度。
5.如权利要求2所述的方法，其中，所述温度是所述系统存储器的结温度。
6.如权利要求2所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述存储器控制器所维持的业务量统计来定义。
7.如权利要求2所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读和写活动来定义。
8.如权利要求7所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读/写百分比来定义。
9.如权利要求2所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中、页面空白和页面缺失活动来定义。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中/页面空白/页面缺失百分比来定义。
11.如权利要求1所述的方法，其中，所述非易失储存或存储器资源是BIOS存储区域。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述非易失储存或存储器资源是SPD存储区域。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述SPD被配置成具有针对多个不同的工作量和温度中的每一个专门定制的阈值。
14.如权利要求12所述的方法，其中，所述SPD被配置成具有描述一对点的数据，所述的一对点描述针对多个不同的工作量中的每一个的直线，
其中所述点和直线被定义在所述系统存储器的坐标系统中，该坐标系统的纵轴代表所述系统存储器的最大可允许带宽，横轴代表所述系统存储器的温度或功率，所述数据用于确定所述阈值。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述直线是描述最大可允许带宽相对于温度的特性的直线。
16.如权利要求14所述的方法，其中，所述直线是描述带宽相对于功率的特性的直线。
17.如权利要求12所述的方法，其中，所述SPD被配置成用每条直线少于两个点来代表多条直线，因为所述直线被建模为共享公共点。
18.如权利要求1所述的方法，还包括建立系统存储器部件的外壳或结温度相对于部件功能性的敏感性，并将所述敏感性传达给系统或处理器供应商。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述建立的操作还包括通过试验和测量来建立。
20.一种计算系统，包括：
a)系统存储器；
b)具有信息的非易失储存或存储器资源，所述信息用于确定阈值，所述信息针对所述系统存储器被识别出置于其中的工作环境被特别定制；以及
c)存储器控制器，所述存储器控制器采用所述阈值，以便控制所述存储器执行活动的速率，所述速率小于所述系统存储器被置于所述工作环境时将经历功能故障的速率。
21.如权利要求20所述的装置，其中，所述工作环境至少部分地由温度和工作量来定义。
22.如权利要求21所述的装置，其中，所述温度是所述系统存储器的外壳温度。
23.如权利要求21所述的装置，其中，所述温度是所述系统存储器的环境温度。
24.如权利要求21所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述存储器控制器所维持的业务量统计来定义。
25.如权利要求21所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读和写活动来定义。
26.如权利要求25所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读/写百分比来定义。
27.如权利要求21所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中、页面空白和页面缺失活动来定义。
28.如权利要求27所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中/页面空白/页面缺失百分比来定义。
29.如权利要求20所述的装置，其中，所述非易失储存或存储器资源是BIOS存储区域。
30.如权利要求20所述的装置，其中，所述非易失储存或存储器资源是SPD存储区域。
31.如权利要求30所述的装置，其中，所述SPD被配置成具有针对多个不同的工作量和温度中的每一个专门定制的阈值。
32.如权利要求30所述的装置，其中，所述SPD被配置成具有描述一对点的数据，所述的一对点描述针对多个不同的工作量中的每一个的直线，
其中所述点和直线被定义在所述系统存储器的坐标系统中，该坐标系统的纵轴代表所述系统存储器的最大可允许带宽，横轴代表所述系统存储器的温度或功率，所述数据用于确定所述阈值。
33.如权利要求32所述的装置，其中，所述直线是描述最大可允许带宽相对于温度的特性的直线。
34.如权利要求32所述的装置，其中，所述直线是描述带宽相对于功率的特性的直线。
35.如权利要求30所述的装置，其中，所述SPD被配置成用每条直线少于两个点来代表多条直线，因为所述直线被建模为共享公共点。
36.一种装置，包括：
a)用于使信息从非易失储存或存储器资源被读取的装置，所述信息针对所述系统存储器的工作环境被特别定制；
b)用于从所读取的信息确定阈值的装置；以及
c)使存储器控制器采用所述阈值，以便控制所述存储器执行活动的速率，所述速率小于所述系统存储器被置于所述工作环境时将经历功能故障的速率。
37.如权利要求36所述的装置，其中，所述工作环境至少部分地由温度和工作量来定义。
38.如权利要求37所述的装置，其中，所述温度是所述系统存储器的外壳温度。
39.如权利要求37所述的装置，其中，所述温度是所述系统存储器的环境温度。
40.如权利要求37所述的装置，其中，所述温度是所述系统存储器的结温度。
41.如权利要求37所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述存储器控制器所维持的业务量统计来定义。
42.如权利要求37所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读和写活动来定义。
43.如权利要求42所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读/写百分比来定义。
44.如权利要求37所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中、页面空白和页面缺失活动来定义。
45.如权利要求44所述的装置，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中/页面空白/页面缺失百分比来定义。
46.如权利要求36所述的装置，其中，所述非易失储存或存储器资源是BIOS存储区域。
47.如权利要求36所述的装置，其中，所述非易失储存或存储器资源是SPD存储区域。
48.如权利要求47所述的装置，其中，所述SPD被配置成具有针对多个不同的工作量和温度中的每一个专门定制的阈值。
49.如权利要求47所述的装置，其中，所述SPD被配置成具有一对点，所述的一对点描述针对多个不同的工作量中的每一个的直线。
50.如权利要求49所述的装置，其中，所述直线是描述最大可允许带宽相对于温度的特性的直线。
51.如权利要求49所述的装置，其中，所述直线是描述带宽相对于功率的特性的直线。
52.如权利要求47所述的装置质，其中，所述SPD被配置成用每条直线少于两个点来代表多条直线，因为所述直线被建模为共享公共点。
53.一种方法，包括：
a)基于从SPD存储区域读得的信息确定阈值，所述信息针对所述系统存储器的工作环境被特别定制；以及
b)使存储器控制器采用所述阈值，以便控制所述存储器执行活动的速率，所述速率小于所述系统存储器被置于所述工作环境时将经历功能故障的速率。
54.如权利要求53所述的方法，其中，所述工作环境至少部分地由温度和工作量来定义。
55.如权利要求54所述的方法，其中，所述温度是所述系统存储器的外壳温度。
56.如权利要求54所述的方法，其中，所述温度是所述系统存储器的环境温度。
57.如权利要求54所述的方法，其中，所述温度是所述系统存储器的结温度。
58.如权利要求54所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述存储器控制器所维持的业务量统计来定义。
59.如权利要求54所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读和写活动来定义。
60.如权利要求52所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的读/写百分比来定义。
61.如权利要求54所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中、页面空白和页面缺失活动来定义。
62.如权利要求61所述的方法，其中，所述工作量至少部分地由所述系统存储器的页面命中/页面空白/页面缺失百分比来定义。
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