CN101206624A

CN101206624A - 读取外部存储器的方法与装置

Info

Publication number: CN101206624A
Application number: CN 200610169263
Authority: CN
Inventors: 成世明; 王津福; 易四军; 原顺
Original assignee: Ali Corp
Current assignee: Ali Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: CN100565485C

Abstract

本发明是一种读取外部存储器的装置，其中包括一计数器、一合并器、一暂存模块、一数据暂存阵列、一第一与一第二控制单元。根据多个读取请求的发生顺序，该计数器将该笔读取请求编号。该合并器会产生多个合并读取请求以及对应该笔合并读取请求的多个排序阵列。上述读取请求以及排序阵列会暂存于该暂存模块。该第一控制单元会根据上述合并读取请求读取一外部存储器读取，并且根据上述排序阵列将读取到的数据分配至该数据暂存阵列。该笔读取请求所欲读取的数据会依照该笔读取请求的发生顺序储存于该数据暂存阵列。该第二控制单元会依该数据暂存阵列的地址顺序读取该数据暂存阵列。

Description

读取外部存储器的方法与装置

技术领域

本发明是关于存储器读取的技术，特别有关于读取外部存储器的方法与装置。

背景技术

在计算机系统中，外部存储器的读取技术会影响整个计算机系统的效能。善用外部存储器的频宽不仅能大幅改善外部存储器的读取效率，更有助于提升整个计算机系统的效能。

传统的外部存储器读取架构，在接收到一读取请求后，会直接依照该读取请求自一外部存储器读取数据。然而，若读取请求发生的频率很高，同时每一读取请求所欲读取的数据长度很短的话，传统的外部存储器读取架构就会发生问题。以高级视频编码(Advanced Video Coding，AVC，又称H.264)技术为例，其图像运动补偿功能需要大量地自外部存储器(如动态随机存取存储器，DRAM)读取数据。该图像运动补偿功能会频繁地产生读取请求，但每一个读取请求所要求的数据量皆很小。如此频繁却小数据量的读取动作会导致该外部存储器的总线效率大幅降低，不仅拖垮整个系统的效能，甚至连图像品质也会受到严重影响。

因此，我们需要一种完全不同的外部存储器读取技术，以解决传统外部存储器读取技术在面临频繁且小数据量的读取请求时所发生的问题。

发明内容

本发明揭露一种读取外部存储器的方法以及实现该种方法的装置。本发明的读取外部存储器的装置包括一计数器、一合并器、一暂存模块、一数据暂存阵列、一第一控制单元、以及一第二控制单元。该计数器会根据多个读取请求的发生顺序，将每笔读取请求编号。该合并器会将编码以后的读取请求合并成尽量少的读取请求，并且产生对应该合并读取请求的多个排序阵列。其中，合并于同一个合并读取请求内的读取请求的编号，会根据该合并读取请求读取一外部存储器的方式储存于对应的排序阵列，以令该合并读取请求所读取到的数据得以根据该排序阵列找到对应的上述读取请求正确的数据返回顺序。该暂存模块乃用来暂存该合并读取请求以及与之对应的排序阵列。该第一控制单元会自该暂存模块读取上述合并读取请求以及上述排序阵列，并且根据上述合并读取请求自该外部存储器读取数据，并且根据各个合并读取请求所对应的排序阵列，将读取到的数据分配至该数据暂存阵列。该第一控制单元所执行的动作将令该笔读取请求所欲读取的数据得以依照该笔读取请求的发生顺序储存于该数据暂存阵列。该第二控制单元会将该数据暂存阵列所储存的数据依序读出。

本发明所揭露的读取外部存储器的方法包括：根据多个读取请求的发生顺序，对该笔读取请求编号；将该读取请求合并成多个合并读取请求，并且产生对应该合并读取请求的多个排序阵列，其中，合并于同一个合并读取请求内的读取请求的编号，会根据该合并读取请求读取一外部存储器的方式储存于对应的排序阵列，以令该合并读取请求所读取到的数据得以根据该排序阵列找到对应的上述读取请求正确的数据返回顺序；将该笔合并读取请求以及该笔排序阵列暂存于一暂存模块；自该暂存模块读取上述合并读取请求以及上述排序阵列，并且根据上述合并读取请求自该外部存储器读取数据，并且根据各个合并读取请求所对应的排序阵列，将读取到的数据分配至一数据暂存阵列，使上述读取请求所欲读取的数据得以依照上述读取请求的发生顺序储存于该数据暂存阵列；然后将该数据暂存阵列所储存的数据依序读出。

附图说明

图1为本发明一实施例的方块图；

图2为本发明合并器的一实施例；

图3举例说明上述合并读取请求与其对应的排序阵列的关系；

图4为一示意图，用以表达多个读取请求所欲读取的数据如何储存于本发明的一数据暂存阵列；

图5为本发明所揭露的一种读取外部存储器的方法的流程图。

符号说明：

100～读取外部存储器的装置；

102～功能方块； 104～计数器；

106～合并器； 108～暂存模块；

110～第一控制单元； 112～数据暂存阵列；

114～第二控制单元； 116～外部存储器；

120、122、124～信号线； 200～合并器；

202、204、206、208～合并单元；

212、234～比较器； 214、236～多任务器；

216～合并数量计数器； 218、220、222、224～储存格；

226、228～比较器212的输入端；

230～多任务器214的控制信号端；

232～比较器234的输入端； 240～信号线；

242～第三控制单元； 244～强制信号；

302～排序阵列；

400～数据暂存阵列。

具体实施方式

为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下：

本发明所提出的技术会将多个读取请求合并成尽量少的多个合并读取请求。由于一个合并读取请求可一口气读取数个读取请求所欲读取的数据，因此可大幅改善过于频繁且要求的数据量过小的读取请求对系统所造成的负担。本发明所提出的技术更将所述合并读取请求自一外部存储器读取到的数据分配至一数据暂存阵列中储存，其中，上述各个读取请求所欲读取的数据会依照该笔读取请求的发生顺序排列于该数据暂存阵列。通过上述技术，使用者仅需自该数据暂存阵列循序读出数据，即可正确地读取到该笔读取请求所欲读取的数据。

图1所示的方块图为本发明的一实施例，其中包括一读取外部存储器的装置100。经由排线120，该读取外部存储器的装置100自一功能方块102接收多个读取请求。一计数器104会根据该笔读取请求的发生顺序对该笔读取请求编号。编号后的上述读取请求会经由排线122传送至一合并器106。该合并器106会将经过104编码后的读取请求合并成多个合并读取请求，并且产生多个排序阵列。该排序阵列的每一个阵列元素各自对应一个上述合并读取请求。以一个上述读取请求为例，该合并读取请求所合并的读取请求的编号，会根据该合并读取请求读取一外部存储器116的方式储存于对应的排序阵列中。该排序阵列乃用来记录该合并读取请求所读取到的数据与上述读取请求之间的对应关系。经由排线124，该合并器106会将所产生的上述合并读取请求以及上述排序阵列传送至一暂存模块108。一第一控制单元110会自该暂存模块108读取上述合并读取请求以及上述排序阵列，并且根据上述合并读取请求自该外部存储器116读取数据。根据各个合并读取请求所对应的排序阵列，读取到的数据被分配至一数据暂存阵列112。该功能方块102所发出的读取请求所欲读取的数据，将依照该读取请求的发生顺序，排列于该数据暂存阵列112。一第二控制单元114会依该数据暂存阵列112的地址大小将该数据暂存阵列112所储存的数据传送至该功能方块，令该功能方块102得以依照该读取请求的发生顺序读取到所欲读取的数据。该读取外部存储器的装置100亦可用来合并不同功能方块所发出的读取请求。

本发明的合并器可令合并于同一个合并读取请求中的读取请求的读取地址为连续。图2为本发明合并器的一实施例。如图2所示，一合并器200包括多个合并单元202、204、206、以及208。在此实施例中，上述读取请求所欲读取的数据宽度皆为64位(1Qword)。该合并器200所产生的合并读取请求各自具有一起始地址以及一合并数量，以供一次性地自该外部存储器读取数个读取请求所欲读取的一段数据。以合并单元202为例，该合并单元202包括一比较器212、多个储存格、一多任务器214、以及一合并数量计数器216。在此实施例中，该外部存储器的总线宽度为32位，该系统的内部存储总线的宽度为64位，并且该外部存储器的突发长度(burst length)的设定为8。上述储存格的需求量可由以下公式计算出，

M＝8·(W₁/W₂)

其中，M为上述储存格的需求量，W₁为该外部存储器的总线宽度，W₂为该系统的内部存储总线的宽度。由于W₁为32，W₂为64，因此上述储存格的需求量M为4。如合并单元202所示，其中包括储存格1、储存格2、储存格3、以及储存格4(分别为218、220、222、以及224)。该比较器212乃用来判断信号线240所传输的多个读取请求的读取地址是否连续。该多任务器214会将具有连续读取地址的读取请求依照各自的读取地址大小暂存于所述储存格218、220、222、以及224。该合并数量计数器216乃用来计算已储存于所述储存格(218、220、222、以及224)中的读取请求数量，以求得该合并数量。

举例说明该合并器200。一第一笔读取请求(该计数器104将其编号为“1”)经由该信号线240传输至该合并器200。该第一笔读取请求的读取地址为A₁，在本例中，所有读取地址的单位为64位宽数据地址(1Qword)，即地址每变化1个单位，对应一个64位宽的数据。在此实施例中，假定该外部存储器的地址线宽度为22位，此地址线宽度会随着该外部存储器的储存空间增减。A₁[21:2]会经由该比较器212的输入端226储存于该比较器212。A₁[1:0]会输入该多任务器214的控制信号端230，以决定该第一笔读取请求应该储存于哪一个储存格。若A₁[1:0]＝00，该第一笔读取请求会被储存于该储存格1(218)；若A₁[1:0]＝01，该第一笔读取请求会被储存于该储存格2(220)；若A₁[1:0]＝10，该第一笔读取请求会被储存于该储存格3(222)；以及若A₁[1:0]＝11，该第一笔读取请求会被储存于该储存格4(224)。

一第二笔读取请求(该计数器104将其编号为“2”)，其读取地址为A₂。A₂[21:2]会被传输至该比较器212的输入端228。该比较器212会对A₂[21:2]与之前储存的A₁[21:2]做比较。若A₂[21:2]等于A₁[21:2]，该多任务器214会根据A₂[1:0]将该第二笔读取请求储存至所述储存格(218、220、222、或224)。若A₂[21:2]不等于A₁[21:2]，该第二笔读取请求传送至该合并单元204。A₂[21:2]会经由一比较器234的输入端232储存于该比较器234。一多任务器236会根据A₂[1:0]将该第二笔读取请求储存至该合并单元204的储存格。

该合并器200还包括一第三控制单元242。若上述合并单元202、204、206、以及208有某一合并单元的储存格被填满，该第三控制单元242会对该合并单元执行一合并动作，以合并该合并单元的储存格所储存的读取请求来产生上述合并读取请求以及对应的排序阵列。该合并动作包括：判断该合并单元的储存格所储存的读取请求中，何者的读取地址为上述起始地址，令储存该读取请求的储存格为一起始储存格；根据该起始储存格所在(即该起始储存格属于所述储存格中第几个储存格)以及该合并单元的合并数量计数器所计数的合并数量，自此计算机系统所提供的一种读取外部存储器的规则中找到该合并单元所储存的读取请求的合并顺序，以产生上述合并读取请求以及上述排序阵列(该种规则可由计算机系统自行设定，不同的合并数量与不同的起始储存格会对应到不同的合并顺序)；并且将该合并读取请求以及该排序阵列传送至该暂存模块108暂存并且重置该合并单元。

以H.264的应用而言，由于连续12笔读取请求的读取地址最多会落于4段不同的外部存储器空间，因此，可设该合并器200具有4个合并单元(202、204、206、以及208)。由于合并单元的数量有限，该第三控制单元242在没有多余合并单元可以储存上述读取请求时，会判断所述合并单元(202、204、206、以及208)中，何者存有编号最小的读取请求，并且对该合并单元进行上述合并动作。在本发明另一种实施方式中，该第三控制单元242在没有多余合并单元可以储存上述读取请求时，会判断所述合并单元(202、204、206、以及208)中，何者的合并数量最大，并且对该合并单元进行上述合并动作。

举例说明之，一第N笔读取请求经由该信号线240输入该合并器200，其中，“N”为该笔读取请求的编号，该第N笔读取请求的地址为A_N。若所述合并单元(202、204、206、以及208)的比较器所储存的数值与A_N[22:2]皆不相等，通过所述合并单元(202、204、206、以及208)所储存的读取请求的编号，该第三控制单元242可判断出哪一个合并单元内的读取请求必须最早被执行。该第三控制单元242会对具有最早读取请求的合并单元执行上述合并动作，在重置该合并单元后，该第N笔读取请求可被储存置该合并单元的储存格中。在另一种实施方式中，若所述合并单元(202、204、206、以及208)的比较器所储存的数值与A_N[22:2]皆不相等，通过所述合并单元的合并数量计数器所记录的合并数量，该第三控制单元242会对具有最高合并数量的合并单元进行上述合并动作。在重置该合并单元后，该第N笔读取请求可被储存置该合并单元的储存格中。

该第三控制单元242更可接收一强制信号244。在接收到该强制信号244时，该第三控制单元会对每一个合并单元(202、204、206、以及208)执行上述合并动作。

图3举例说明如何产生上述排序阵列。在此说明例中，该第三控制单元242在执行一合并动作时，会自上述储存格218、220、222、以及224中找出最早发生的读取请求，并且令其读取地址为一起始地址，并且令储存该读取请求的储存格为一起始储存格。根据该起始储存格所在与该合并数量计数器216所计算的一合并数量，本发明将自此计算机系统所提供的一种读取外部存储器的规则中，找到上述储存格218、220、222以及224所储存的读取请求的合并顺序，以产生一合并读取请求以及一排序阵列。在图3的例子中，上述储存格218、220、222、以及224所储存的读取请求分别为第7笔、第5笔、第1笔、以及第3笔读取请求。上述合并数量计数器所计数的合并数量为4。由于第1笔读取请求最早发生，故其读取地址为该起始地址，并且该储存格222为该起始储存格。本发明基于该合并数量(4)以及该起始储存格(222)在所述储存格中的排序，自此计算机系统所提供的一种规则(未显示在图中，此种规则乃由系统设定，可有多种选择)中找到合并上述第1、3、5、7笔读取请求的顺序。在此例中，该规则所指定的合并顺序为：储存格222、储存格224、储存格218、然后储存格220(若该计算机系统采用的是其它规则，此顺序会有所不同)。因此，上述读取请求会依以下顺序合并于该合并读取请求：第1笔读取请求、第3笔读取请求、第7笔读取请求、然后第5笔读取请求。该排序阵列会将此合并顺序记录下来。如图3所示，编号“1”、“3”、“7”与“5”会分别储存在排序阵列302的地址00、01、10与11处。该第一控制单元110根据该合并读取请求自该外部存储器116读取到的该段数据，将依循该排序阵列302所记录的编号，找到各自对应的读取请求。

图4为一示意图，用以表达所述读取请求所欲读取的数据如何储存于本发明的一数据暂存阵列400。在该数据暂存阵列400的地址0000中所储存的数据为该第一笔读取请求所欲读取的数据。地址0001中所储存的数据为该第二笔读取请求所欲读取的数据。其余地址所储存的数据可依此类推。该第二控制单元114依照该数据暂存阵列112的地址大小，循序将所述读取请求所欲读取的数据读出。

在本发明其它实施方式中，该合并器106不仅可用来合并具有相同读取长度的读取请求，亦可用来合并具有不同读取长度的读取请求。

本发明更揭露一种读取外部存储器的方法。图5为该种方法的流程图。在步骤502中，该方法根据多个读取请求的发生顺序，对每笔读取请求编号。在步骤504中，该方法会将相关的读取请求合并成多个合并读取请求，并且产生对应该合并读取请求的多个排序阵列。其中，合并于同一个合并读取请求内的读取请求的编号，会依该笔读取请求在该合并读取请求中被执行的顺序，储存至对应的排序阵列。在步骤506中，该方法将合并后的读取请求以及对应的排序阵列暂存于一暂存模块。在步骤508中，该方法将自该暂存模块读取上述合并读取请求以及上述排序阵列，并且根据上述合并读取请求自一外部存储器读取数据，并且根据各个合并读取请求所对应的排序阵列所储存的编号，将读取到的数据分配至一数据暂存阵列。上述读取请求所欲读取的数据将依照上述读取请求的发生顺序储存于该数据暂存阵列(如图3所示)。在步骤510中，该方法会依照该数据暂存阵列的地址大小将数据读出。

在本方法的一种实施方式中，同一个合并读取请求所合并的读取请求的读取地址可为连续。在另一实施方式中，上述合并读取请求可各自具有一起始地址以及一合并数量，以供一次性地自该外部存储器读取数个读取请求所欲读取的一段数据。

本发明虽以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做少许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种读取外部存储器的装置，该装置包括：

一计数器，根据多个读取请求的发生顺序，将该读取请求编号；

一合并器，将多个读取请求合并成多个合并读取请求，并且产生对应该合并读取请求的多个排序阵列；其中，合并于同一个合并读取请求内的读取请求的编号，会根据该合并读取请求读取一外部存储器的方式储存于对应的排序阵列，以令该合并读取请求所读取到的数据得以根据该排序阵列找到对应的上述读取请求；

一暂存模块，暂存所述合并读取请求以及所述排序阵列；

一数据暂存阵列；

一第一控制单元，自该暂存模块读取上述合并读取请求以及上述排序阵列，并且根据上述合并读取请求自该外部存储器读取数据，并且根据各个合并读取请求所对应的排序阵列，将读取到的数据分配至该数据暂存阵列，使上述读取请求所欲读取的数据得以依照上述读取请求的发生顺序储存于该数据暂存阵列；以及

一第二控制单元，将该数据暂存阵列所储存的数据依序读出。

2.如权利要求1所述的读取外部存储器的装置，其中，同一个合并读取请求所合并的读取请求的读取地址为连续。

3.如权利要求2所述的读取外部存储器的装置，其中上述合并读取请求各自具有一起始地址以及一合并数量，以供一次性地自该外部存储器读取数个读取请求所欲读取的一段数据。

4.如权利要求3所述的读取外部存储器的装置，其中上述合并器还包括多个合并单元，所述合并单元各自包括：

多个储存格；

一比较器，比较所述读取请求的读取地址是否连续；

一多任务器，将读取地址连续的读取请求，依照其读取地址的大小储存至所述储存格；以及

一合并数量计数器，计数所述储存格所储存的读取请求的数量，以求得上述合并数量。

5.如权利要求4所述的读取外部存储器的装置，其中上述合并器还包括一第三控制单元，若有合并单元的储存格被填满，该第三控制单元会判断该合并单元的储存格所储存的读取请求中，何者的读取地址为上述起始地址，以合并所述储存格所储存的读取请求来产生上述合并读取请求以及上述排序阵列，该第三控制单元会将该合并读取请求以及该排序阵列传送至该暂存模块并且重置该合并单元。

6.如权利要求5所述的读取外部存储器的装置，其中该第三控制单元在没有多余合并单元可以储存上述读取请求时，会判断所述合并单元中，何者存有编号最小的读取请求，该第三控制单元会判断该存有最小编号的合并单元的储存格所储存的读取请求中，何者的读取地址为上述起始地址，以合并所述储存格所储存的读取请求来产生上述合并读取请求以及上述排序阵列，该第三控制单元会将该合并读取请求以及该排序阵列传送至该暂存模块并且重置该合并单元。

7.如权利要求5所述的读取外部存储器的装置，其中该第三控制单元在没有多余合并单元可以储存上述读取请求时，会判断所述合并单元中，何者的合并数量最大，该第三控制单元会判断该具有最大合并数量的合并单元的储存格所储存的读取请求中，何者的读取地址为上述起始地址，以合并所述储存格所储存的读取请求来产生上述合并读取请求以及上述排序阵列，该第三控制单元会将该合并读取请求以及该排序阵列传送至该暂存模块并且重置该合并单元。

8.如权利要求5所述的读取外部存储器的装置，其中该第三控制单元在接收到一强制信号时，会分别合并所述合并单元所储存的读取请求，并且将各个合并单元所产生的上述合并读取请求以及上述排序阵列传送至该暂存模块，并且重置所述合并单元。

9.一种读取外部存储器的方法，其中包括：

根据多个读取请求的发生顺序，对所述读取请求编号；

将所述读取请求合并成多个合并读取请求，并且产生对应所述合并读取请求的多个排序阵列；其中，合并于同一个合并读取请求内的读取请求的编号，会根据该合并读取请求读取一外部存储器的方式储存于对应的排序阵列，以令该合并读取请求所读取到的数据得以根据该排序阵列找到对应的上述读取请求；

将所述合并读取请求以及所述排序阵列暂存于一暂存模块；

自该暂存模块读取上述合并读取请求以及上述排序阵列，并且根据上述合并读取请求自该外部存储器读取数据，并且根据各个合并读取请求所对应的排序阵列，将读取到的数据分配至一数据暂存阵列，使上述读取请求所欲读取的数据得以依照上述读取请求的发生顺序储存于该数据暂存阵列；以及

将该数据暂存阵列所储存的数据依序读出。

10.如权利要求9所述的读取外部存储器的方法，其中，同一个合并读取请求所合并的读取请求的读取地址为连续。

11.如权利要求10所述的读取外部存储器的方法，其中上述合并读取请求各自具有一起始地址以及一合并数量，以供一次性地自该外部存储器读取数个读取请求所欲读取的一段数据。