CN100557578C - 动态存储管理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开了一种动态存储管理装置及方法，涉及分配存储地址的装置及方法，为解决现有技术不能按数据通道的瞬时流量分配存储地址的问题而发明。动态存储管理装置包括：数据通道，发出存储请求；可用存储空间资源池，保存未用的存储地址；申请处理单元，分配未用的存储地址；存储操作单元，将存储数据按存储地址存储到存储器。动态存储管理方法包括：为存储数据发出存储请求；保存存储器中未用的存储地址；在未用的存储地址中，为存储数据分配存储地址；将存储数据按分配到的存储地址存储到存储器。本发明的实施例将存储地址直接分配给存储数据，达到按数据通道的瞬时流量分配存储地址的目的，主要用于电子设备中数据存储的管理。

Description

动态存储管理装置及方法

技术领域

本发明涉及分配存储地址的装置及方法，特别涉及动态分配存储地址的装置及方法。

背景技术

在电子设备中一般使用存储器来缓存各种信息和数据，例如SRAM(静态随机存取存储器)、DRAM(动态随机存取存储器)。电子设备常常需要处理多个数据通道的业务，因此存储器必须同时满足多个数据通道的存储需求，而不同数据通道的流量特性各不相同，造成对存储容量的需求有很大的不同。因此，如何高效、灵活地分配存储器中的存储地址进行多数据通道的数据存储，是电子设备设计过程中需要考虑的主要问题之一。如图1所示，各个数据通道将存储数据和存储地址发送到存储管理装置，所述存储管理装置将存储数据按照存储地址存储在存储器中。

现有存储管理一般采用如下两种主流方案：静态方案和半动态方案，下面具体介绍这两种方案的具体实现方式。

静态方案将存储器的全部存储地址平均分配给各个数据通道，如图2所示，一般由申请处理单元、释放处理单元、存储操作单元、RAM(随机存取存储器)接口电路、以及存储地址记录表共同完成对存储地址的利用，存储操作单元通过RAM接口电路连接到RAM。

存储地址记录表记录每个数据通道分配到存储地址的首地址和尾地址，并标记存储地址是否被占用(图中灰色部分表示已经被占用的存储地址，白色部分表示尚未占用的可用存储地址)，一般存储地址记录表采用的数据结构包括存储地址和标记位，其中存储地址指向存储器中的存储位置，标记位标识该存储地址是否被占用，一般标记位为1表示该存储地址已被占用，标记位为0表示该存储地址可用。

在实际工作过程中，首先将RAM的存储地址划分，为每个数据通道分配一段独立的连续存储地址。并将这些连续存储地址写入到存储地址记录表，所有的地址都标记为可用。

当某个数据通道存储数据时，所述数据通道发送存储请求信号到中请处理单元，申请处理单元查看存储地址记录表中该数据通道对应的地址段，判断所述数据通道对应的地址段内是否有可用的存储地址，如果有可用的存储地址，申请处理单元将可用的存储地址发送给所述数据通道；同时，存储地址记录表将发送给所述数据通道的存储地址标记为已占用。所述数据通道接收到存储地址后，将需要存储的数据和接收到的存储地址发送给存储操作单元，存储操作单元通过RAM接口电路，将存储数据按存储地址写到RAM的指定位置。

当需要释放存储地址时，数据通道将需要释放的存储地址发送给释放处理单元，释放处理单元查看存储地址记录表中该数据通道对应的地址段，找到当前需要释放的存储地址，然后由存储地址记录表将该存储地址标记为可用，并通过释放处理单元向数据通道发送一个释放成功的确认信息。

在上述静态方案中，存储器中所有存储地址都被固定地平均分配给各个数据通道，各个数据通道间的存储地址不能共享。然而各个数据通道对存储容量的需求是不同的，有的数据通道的流量较大，需要较大的存储容量；有的数据通道流量较小，只需要较小的存储容量。所以，上述静态方案存在以下缺点：第一、效率低，当各个数据通道间流量不平均或某个数据通道流量变化较大时，造成某些数据通道分配到的存储地址已经全部被占用，而其它数据通道分配到的存储地址还富裕很多，使得RAM不能被有效利用，降低了RAM的利用效率；第二、成本高，为了保证各个数据通道都有足够的存储容量使用，需要增加每个数据通道分配到的存储容量，在数据通道比较多时，要求RAM的总存储容量较大，造成生产电子设备成本较高。

半动态方案是对静态方案的一种改进，半动态方案可以通过命令，将全部存储地址按照各个数据通道的平均流量分配，如果数据通道的平均流量发生变化时，可以通过命令，将全部存储地址按照变化后各个数据通道的平均流量重新分配。如图3所示，半动态方案在静态方案的基础上增加了分配处理单元，该分配处理单元连接到电子设备的处理器(CPU或微处理单元)，并且连接到存储地址记录表，首先，处理器计算一定时间内，数据通道的平均流量；然后，分配处理单元根据数据通道的平均流量，将存储地址分配给各个数据通道；过一段时间后，处理器重新统计数据通道的平均流量；分配处理单元根据重新统计的数据通道的平均流量，修改上一次的地址分配方案。

半动态方案的存储数据和释放存储地址的过程和静态方案一致，不再赘述。

但是半动态方案需要计算每个数据通道的平均流量，并根据平均流量为每个数据通道分配相应的存储地址，如果部分数据通道的流量出现变化，还要同步调整存储容量的大小，并且每次调整需要耗费很长时间，如果调整太频繁的话，就加大了计算量，降低了工作效率。

由于半动态方案只是按照数据通道的平均流量分配存储地址，某些数据通道的平均流量可能是固定的，但瞬时流量可能变化很大，平均流量很小的数据通道也有可能存在短时间的突发大量数据，这种情况下，现有技术方案无法将该数据通道超出该数据通道分配到的存储容量的数据进行存储，造成数据丢失，而其他数据通道分配到的存储地址可能并没有被利用，造成资源浪费，使得存储器的利用率较低。

发明内容

本发明的实施例提供一种动态存储管理装置，按照数据通道的瞬时流量为所述数据通道分配存储地址，以提高存储器的利用率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种动态存储管理装置，包括：

数据通道，用于为存储数据发出存储请求；

存储操作单元，用于接收数据通道中的存储数据和存储地址，并将所述存储数据按存储地址存储到存储器；

可用存储空间资源池，用于保存存储器中未用的存储地址；

申请处理单元，用于在可用存储空间资源池中，为所述数据通道中的存储数据分配未用的存储地址，并将该存储地址发送给数据通道；

地址映像单元，用于记录数据通道与该数据通道在存储器中已存储的数据所占用的存储地址之间的映像关系，包括存储空间指针表和通道指针表；

所述储空间指针表，用于将每个数据通道中的数据所占用的相邻存储地址，分别连成与每个数据通道对应的地址链；

所述通道指针表，用于记录每个数据通道所对应的地址链的首地址和尾地址；

所述申请处理单元还用于将分配给数据通道的存储地址从可用存储空间资源池中删除。

由上述技术方案所描述的本发明的实施例，将所有未用的存储地址都保存在可用存储空间资源池中，未用的存储地址没有被固定的分配给某一个数据通道使用，当某个数据通道需要存储数据时，可以在所述可用存储空间资源池中获取未用的存储地址，即将未用的存储地址分配给数据通道中的存储数据。在某时刻，若数据通道需要存储的数据量较少，则在所述可用存储空间资源池中获取较少的未用的存储地址；若数据通道瞬时突发大量数据时，则可以在可用存储空间资源池中获取较多的未用的存储地址，保证数据不会丢失。本发明动态存储管理装置的实施例，将未用的存储地址分配给存储通道中的存储数据，而不是事先固定的分配给数据通道，实现了将存储地址按照数据通道的瞬时流量为所述数据通道分配存储地址，即可达到存储地址的实时按需分配，从而实现存储器的高效利用。

本发明的实施例还提供一种动态存储管理方法，按照数据通道的瞬时流量为所述数据通道分配存储地址，以提高存储器的利用率。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种动态存储管理方法，包括：

记录存储器中未用的存储地址的步骤；

为存储数据发出存储请求的步骤；

在未用的存储地址中为存储数据分配存储地址步骤；

将存储数据按分配到的存储地址存储到存储器的步骤；

将每个数据通道中的数据所占用的相邻存储地址，分别连成与每个数据通道对应的地址链的步骤；

记录每个数据通道所对应的地址链的首地址和尾地址的步骤；

将分配到的存储地址从未用的存储地址中删除的步骤。

由上述技术方案所描述的本发明的实施例，当数据通道需要存储数据时，可以从未用的存储地址中，为存储数据分配存储地址，然后将存储数据按分配到的存储地址存储到存储器。本发明的实施例将未用的存储地址分配给数据通道中的存储数据，并没有把存储地址固定分配给各个数据通道，在某一时刻，若数据通道需要存储的数据较少，则可以从未用的存储地址分配较少的存储地址；当数据通道瞬时突发大量数据时，可以按照瞬时数据量的需求从未用的存储地址分配存储地址，保证数据不会丢失。本发明动态存储管理方法的实施例，实现了将存储地址按照数据通道的瞬时流量为所述数据通道分配存储地址，即可达到存储地址的实时按需分配，从而提高了存储器的利用率。

附图说明

图1为现有技术中存储管理的原理图；

图2为现有技术中采用静态方案的存储管理示意图；

图3为现有技术中采用半动态方案的存储管理示意图；

图4为本发明动态存储管理装置实施例的示意图；

图5为本发明动态存储管理方法实施例的流程图。

具体实施方式

本发明动态存储管理装置及方法的实施例为解决现有技术中的缺点进行改进，当数据通道中有数据需要存储时，将可用存储空间资源池中未用的存储地址，分配给数据通道中的存储数据，而不是事先将存储地址固定地分配给数据通道。因此，所有数据通道都可以共享所有未用的存储地址。各个数据通道能够按照各自存储数据的瞬时流量，从未用的存储地址中取得存储地址。下面结合附图对本发明动态存储管理装置及方法的实施例进行详细描述。

本发明动态存储管理装置的实施例如图4所示，包括数据通道、申请处理单元、存储操作单元和可用存储空间资源池，所述可用存储空间资源池连接到所述申请处理单元，用于保存存储器中未用的存储地址。

申请处理单元的具体工作如下：当数据通道需要存储数据时，数据通道向申请处理单元发起存储请求，该存储请求包括存储数据量。接收到数据通道发起的存储请求后，申请处理单元依据所述存储数据量在可用存储空间资源池中，为数据通道的存储数据分配未用的存储地址，并将分配到的存储地址发送给数据通道，然后数据通道将存储数据和存储地址发送给存储操作单元。申请处理单元将存储数据和存储地址发送给数据通道后，将该存储地址从可用存储空间资源池中删除。

存储操作单元的具体执行过程如下：接收到数据通道传送来的存储数据和存储地址后，存储操作单元将所述存储数据写入到所述存储地址在存储器中对应的存储位置。本发明的实施例在需要读取数据时，直接由数据通道将存储地址发送到存储操作单元，然后由存储操作单元依据存储地址在RAM中读取数据，并将读出的数据发送给数据通道。

由上面描述的本发明的实施例，将所有未用的存储地址都保存在可用存储空间资源池中，被所有数据通道共享使用，存储地址不会被固定的分配给固定数据通道使用。当某个数据通道需要存储数据时，可以通过该可用存储空间资源池获取未用的存储地址。在某时刻，若数据通道需要存储的数据量较少，则在所述可用存储空间资源池中获取较少的未用的存储地址；若数据通道瞬时突发大量数据时，则可以在可用存储空间资源池中获取较多的未用的存储地址，保证数据不会丢失。本发明动态存储管理装置的实施例，实现了将存储地址按照数据通道的瞬时流量为所述数据通道分配存储地址，即可达到存储地址的实时按需分配，从而实现存储器的高效利用。

由于本发明的实施例中的存储地址是共享的，所以不需要事先对存储地址进行分配。相对于半动态方案而言，本发明的实施例省去了计算平均流量和为各个数据通道分配存储地址的步骤，从而提高了工作效率。

同时由于本发明不需要为每个数据通道分配固定的存储地址，通过共享的存储地址即可适应数据通道瞬时突发的大量数据。本发明的实施例不存在某个数据通道事先固定分配有一定数量的存储地址，却不能充分利用这些存储地址的问题。这样就可以节约很多存储地址，采用容量较小的存储器即可提供足够的存储地址，从而降低了电子设备的制造成本。

本发明的实施例还包括地址映像单元，用于记录数据通道与该数据通道在存储器中已存储的数据所占用的存储地址之间的映像关系。每次数据通道申请存储地址后，所述数据通道分配到的存储地址与所述数据通道通过该地址映像单元形成映像关系，通过所述映像关系可以很方便地了解到各个数据通道所对应的存储地址。所述地址映像单元通过存储空间指针表和通道指针表来实现。如图4所示，所述存储空间指针表连接到申请处理单元，用于将每个数据通道所占用的相邻存储地址连为地址链；所述通道指针表连接到申请处理单元，用于记录每个数据通道所对应的地址链的首地址和尾地址。在存储空间指针表中保存了存储器中所有存储地址，并将数据通道所占用的存储地址标记为已占用的存储地址，同时将每个数据通道的存储数据所占用的存储地址按照占用的先后顺序，分别连成与每个数据通道对应的地址链。每个地址链的首地址和尾地址与数据通道的对应关系，都记录在通道指针表中。通过所述地址链可以很方便地管理各个数据通道所对应的存储地址。

为了能对存储地址进行标记，并连成地址链，在存储空间指针表保存存储地址的数据结构除了包括存储地址外，还需要包括：标记位和链接指针。标记位，用于将该存储地址标记为已占用的存储地址，当该标记位为1时，表示该存储地址被占用；当标记位为0时，表示该存储地址可用。链接指针，用于指向该存储地址链接的下一个存储地址。

为了能够将被占有的存储地址释放，如图4所示，本发明的实施例还包括释放处理单元，分别连接到可用存储空间资源池、存储空间指针表、通道指针表、以及各个数据通道。当需要释放存储地址时，数据通道向释放处理单元发起释放请求，该释放请求包括请求释放的存储地址。接收到数据通道发起的释放请求后，释放处理单元控制存储空间指针表将数据通道请求释放的存储地址修改为未用的存储地址，并修改所述数据通道对应的地址链，同时将该存储地址保存到可用存储空间资源池。若请求释放的存储地址是地址链的首地址或尾地址，释放处理单元还需控制通道指针表，重新记录地址链的首地址或尾地址。

为了能够方便获取可用存储空间资源池中的存储地址，并且很方便地将存储地址保存到可用存储空间资源池中，所述可用存储空间资源池按照先进先出的机制保存存储器中未用的存储地址。每次获取到的存储地址都是先进先出队列的队首存储地址，每次保存的存储地址都添加到先进先出队列的队尾。

本发明动态存储管理装置的实施例可以利用FPGA(现场可编程门阵列)实现，也可以在其它DSP(数字信号处理器)芯片或其它ASIC芯片(专用集成电路)内实现。

本发明动态存储管理装置的实施例可以用在很多RAM的管理中，所述例如：SRAM、DRAM或FLASH(闪存)，也可以用在专门RAM芯片的管理中，还可以用在FPGA、DSP、ASIC等的内部RAM的管理中。为了保证存储管理装置能将数据成功写入RAM，本发明的实施例存储管理电路通过RAM芯片接口电路连接到RAM，现有的RAM芯片接口电路具有数据存储保障机制。

本发明的实施例中可以将存储器中的所有存储地址划分为若干存储块，每个存储块中包含至少一个最小存储单元，每个最小存储单元都对应一个地址，本发明实施例中的存储地址为存储块的首地址。为了使每次获取的存储地址能够保存足够多的数据，可以为每个存储块分配较多的最小存储单元。

本发明动态存储管理方法的实施例如图5所示，包括以下步骤：

1、将存储器中未用的存储地址保存起来。

2、当数据通道需要存储数据时，为存储数据发出存储请求，该存储请求包括存储数据量。

3、接收数据通道发出的存储请求后，依据存储数据量，在未用的存储地址中，为存储数据分配存储地址，并将分配到的存储地址发送给数据通道。

4、分配到存储地址后，将数据通道请求的存储数据按分配到的存储地址存储到存储器，在保存数据的过程中，可以在现有的数据存储保障机制下保存数据，提高数据存储的成功率。

为了保证被占用存储地址不会再次被分配，还需将分配到的存储地址从未用的存储地址中释放。在该存储地址被释放之前，其它的数据通道无法利用该存储地址来存储数据。

本发明的实施例将数据通道所对应的存储地址连为地址链，即每个数据通道中的已存储数据所占用的相邻存储地址，分别连成与每个数据通道对应的地址链，这样可以和方便地对每个数据通道所对应的存储地址进行管理。具体实现可以如下：通过一个数据结构保存存储器中所有的存储地址，该数据结构包括存储地址、标记位和链接指针。当将存储器中所有存储地址被划分成若干个存储块时，所述存储地址就是存储块的首地址。标记位用于将该存储地址标记为是否已占用的存储地址，当该标记位为1时，表示该存储地址被占用；当标记位为0时，表示该存储地址可用。链接指针用于指向该存储地址链接的下一个存储地址，数据通道所占用存储地址通过链接指针链接为地址链。同时记录每个数据通道所对应的地址链的首地址和尾地址。

为了将被占有的存储地址释放，本发明动态存储管理方法的实施例还包括如下步骤：数据通道发起释放请求，该释放请求包括请求释放的存储地址；将数据通道请求释放的存储地址修改为未用的存储地址，同时保存为未用的存储地址。在释放过程中，不需要删除存储地址中的内容，只需要将存储地址修改为未用的存储地址，这样可以较快地释放存储地址；在下次将数据写入到该存储地址时，将数据直接写入获取到存储地址。

为了在释放存储地址后，使释放的存储地址能被其它数据通道使用，还包括以下步骤：将请求释放的地址信息保存为未用的存储地址，这样其它数据通道就可以利用该存储地址来存储数据。

无论是存储数据还是释放存储地址，都需要修改数据通道所对应的地址链。

当数据通道存储数据时，分为如下两种情况修改地址链：

若该数据通道中的存储数据没有占用存储地址，表示所述本次占用的存储地址应该是该数据通道对应地址链的链首，则在将本次占用的存储地址标记为已占用的存储地址后，还需要将所述存储地址保存为该数据通道对应的地址链的首地址。

若该数据通道中的存储数据已占用存储地址，表示本次占用的存储地址应该是该数据通道对应的地址链的尾地址，则在将本次占用的存储地址标记为已占用的存储地址后，还需要将所述存储地址保存为地址链的尾地址，并将所述存储地址添加到该数据通道对应的地址链的链尾。

当数据通道释放存储地址时，分为如下两种情况修改地址链：

若请求释放的存储地址为存储链的首地址或尾地址，则将请求释放的存储地址从地址链中删除，并修改地址链的首地址或尾地址。删除地址链的首地址的方法是：将首地址的链接指针修改为无效状态；删除地址链的尾地址的方法是：将尾地址的上一个存储地址对应的链接指针修改为无效状态。

若请求释放的存储地址不是地址链的首地址或尾地址，将请求释放的存储地址从地址链中删除，若该请求释放的存储地址为地址链中的第N个存储地址，则具体删除操作为：将地址链中第N一1个存储地址的链接指针，指向第N+1个存储地址，并将第N个存储地址的链接指针修改为无效。

为了方便保存和删除未用的存储地址，本发明的实施例按照先进先出的机制保存或删除未用的存储地址。可以通过先进先出队列来实现，每次保存的未用的存储地址都是被添加到队列的队尾，而每次申请存储地址时，都从队列的队首取地址，并将队首的存储地址删除。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1、一种动态存储管理装置，其特征在于包括：

数据通道，用于为存储数据发出存储请求；

存储操作单元，用于接收数据通道中的存储数据和存储地址，并将所述存储数据按存储地址存储到存储器；

可用存储空间资源池，用于保存存储器中未用的存储地址；

申请处理单元，用于在可用存储空间资源池中，为所述数据通道中的存储数据分配未用的存储地址，并将该存储地址发送给数据通道；

地址映像单元，用于记录数据通道与该数据通道在存储器中已存储的数据所占用的存储地址之间的映像关系，包括存储空间指针表和通道指针表；

所述存储空间指针表，用于将每个数据通道中的数据所占用的相邻存储地址，分别连成与每个数据通道对应的地址链；

所述通道指针表，用于记录每个数据通道所对应的地址链的首地址和尾地址；

所述申请处理单元还用于将分配给数据通道的存储地址从可用存储空间资源池中删除。

2、按照权利要求1所述的动态存储管理装置，其特征在于，

所述数据通道还用于发出释放请求，该释放请求包括请求释放的存储地址；

所述动态存储管理装置还包括释放处理单元，用于将请求释放的存储地址修改为未用的存储地址，并将所述请求释放的存储地址保存在可用存储空间资源池中。

3、按照权利要求1所述的动态存储管理装置，其特征在于，所述可用存储空间资源池按照先进先出的机制保存存储器中未用的存储地址。

4、按照权利要求1至3中任意一项所述的动态存储管理装置，其特征在于，所述存储器的存储空间划分为至少两个存储块，所述保存在可用存储空间资源池中未用的存储地址为所有未用存储块的首地址。

5、一种动态存储管理方法，其特征在于，包括：

记录存储器中未用的存储地址的步骤；

为存储数据发出存储请求的步骤；

在未用的存储地址中为存储数据分配存储地址步骤；

将存储数据按分配到的存储地址存储到存储器的步骤；

将每个数据通道中的数据所占用的相邻存储地址，分别连成与每个数据通道对应的地址链的步骤；

记录每个数据通道所对应的地址链的首地址和尾地址的步骤；

将分配到的存储地址从未用的存储地址中删除的步骤。

6、按照权利要求5所述的动态存储管理方法，其特征在于，该方法还包括：

发出释放请求的步骤，该释放请求包括请求释放的存储地址；

将所述请求释放的存储地址保存为未用的存储地址的步骤；

修改每个数据通道所对应地址链内的存储地址链接关系的步骤；

重新记录每个数据通道所对应的地址链的首地址或尾地址的步骤。

7、按照权利要求5或6所述的动态存储管理方法，其特征在于，所述未用的存储地址按照先进先出的机制保存或删除。

Images