CN101290602B - 存储器管理系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种存储器管理系统与方法。存储器管理系统包含存储器切换控制器，根据至少一要求信号，产生一控制信号；主存储器，包含有一正常存取区块与至少一切换存取区块，且根据控制信号决定如何切换存取区块、及如何读写正常存取区块或切换存取区块；至少一次级存储器，包含有对应切换存取区块的至少一次数据区块；直接存储器存取控制器，根据控制信号将次数据区块的数据搬移至切换存取区块、或将一欲写入的数据透过切换存取区块的映射写入次数据区块；存储器管理系统与方法可在有限的存储器定址范围条件下，无限制地扩充定址数目与存储器空间，达成减少存储器定址所须的接脚数目、弹性扩充存储器空间、并降低整体系统成本的功效。

Description

存储器管理系统与方法

技术领域

本发明是有关于一种存储器存取技术，特别是关于一种存储器管理系统与管理方法。

背景技术

一般微处理系统对于其所能定址的范围，受限于地址汇流排的地址线数目。以现今数字系统而言，处理器定址范围为二的地址线数次方，例如16条地址线，其可定址的范围为二的16次方，即65536个地址。然而，在大部分的八位元微处理系统中，因架构及成本考虑，都会尽量减少地址线数，故在应用上常会受限于微处理系统的定址能力，而无法增加更多的存储器于微处理系统中，导致微处理系统功能受限制。

在微处理系统中，存储器是一种极重要的关键资源。而存储器的大小受限于微处理机的定址范围，以及整体系统的成本。因此如何在各项因素的适当考虑下，提供最大的存储器资源供系统使用，是一个相当重要的课题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的之一在提供一种存储器管理系统与方法，而可达成减少实体地址线的接脚、提高存储器扩充的弹性、以及降低生产成本的功效。

本发明的一实施例提供了一种存储器管理系统。该存储器管理系统包含有一主存储器、至少一次级存储器、以及一存储器管理装置。该主存储器包含有一正常存取区块与至少一切换存取区块。次级存储器包含有对应切换存取区块的至少一次数据区块。而存储器管理装置根据至少一要求信号读写正常存取区块或次数据区块；其中，当要求信号要求读写次数据区块时，存储器管理装置将该次数据区块的数据搬移至切换存取区块、或将一欲写入的数据透过切换存取区块的映射写入次数据区块。

本发明的另一实施例提供了一种存储器管理系统。该存储器管理系统包含有一存储器切换控制器、一主存储器、至少一次级存储器、以及一直接存储器存取控制器。该存储器切换控制器根据至少一要求信号，产生一控制信号。主存储器包含有一正常存取区块与至少一切换存取区块，且根据控制信号决定如何切换所述这些存取区块、及如何读写正常存取区块或切换存取区块。次级存储器包含有对应切换存取区块的至少一次数据区块。而直接存储器存取控制器根据控制信号将次数据区块的数据搬移至切换存取区块、或将一欲写入的数据透过切换存取区块的映射写入次数据区块。

本发明的另一实施例提供了一种存储器管理系统。该存储器管理系统包含有一主存储器、至少一次数据区块、以及一存储器管理装置。该主存储器包含有一正常存取区块与至少一切换存取区块。次数据区块对应该切换存取区块。而存储器管理装置用以读写正常存取区块或次数据区块。其中，当存储器管理装置读写次数据区块时，存储器管理装置会将次数据区块的数据搬移至切换存取区块、或将一欲写入的数据透过切换存取区块的映射写入次数据区块。

本发明的另一实施例提供了一种存储器管理方法。该方法包含下列步骤。首先，提供一正常存取区块与至少一切换存取区块。提供至少一次数据区块，次数据区块对应一切换存取区块。接着，接收一要求信号，要求信号包含有至少一地址、至少一欲写入的数据其中之一或两者。之后，根据要求信号决定读写正常存取区块或次数据区块；当要求信号提供的地址位于正常存取区块的定址范围时，读取正常存取区块对应该地址的数据，或将欲写入的数据写入正常存取区块；当要求信号提供的地址位于次数据区块的定址范围时，将该次数据区块对应该地址的数据搬移至切换存取区块、并于切换存取区块读取该数据，或将欲写入的数据透过切换存取区块的映射写入次数据区块。

本发明实施例的存储器管理系统与管理方法，于主存储器中规划出正常存取区块与至少一切换存取区块，并配合切换存取区块的映射，来读写次级存储器的次数据区块。依此方式，本发明实施例的存储器管理系统与管理方法便可在有限的存储器定址范围条件下，由使用者或设计人员无限制地扩充定址数目与存储器空间，而达成减少存储器定址所须的接脚数目、弹性扩充存储器空间、并降低整体系统成本的功效。

附图说明

图1A显示本发明一实施例的存储器管理系统的示意图。

图1B显示图1A的主存储器与次级存储器记忆空间配置的示意图。

图2显示本发明另一实施例的存储器管理系统的示意图。

图3A、图3B显示本发明一实施例的存储器管理方法的流程图。

具体实施方式

图1A显示本发明一实施例的存储器管理系统的示意图。该存储器管理系统100包含一处理器(Processor)101、一主存储器102、一次级存储器103、以及一存储器管理装置104。

该处理器101，可为中央处理器(Central processing unit，CPU)、微处理机(Microprocessor unit，MPU)、微控器(Microprocessor control unit，MCU)、其他现有或未来发展出的各种处理装置。处理器101用以发出一要求信号Rq，藉以存取存储器的数据。

主存储器102可为静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)、目前现有或未来发展出的各种存储器。主存储器102包含有一正常存取区块与至少一切换存取区块。一实施例，如图1B所示，主存储器102的存储器空间包含有一正常存取区块Nab与一切换存取区块Sab。须注意，本实施例中，主存储器102仅包含一切换存取区块Sab；而于另一实施例中，主存储器102亦可包含多个切换存取区块Sab。

次级存储器103可为快闪存储器(Flash memory)、硬盘(Hard disc/disk)、光盘(Optical disc/disk)其中之一或其组合，或其他现有或未来发展出的各种储存装置。次级存储器103包含有至少一对应切换存取区块的次数据区块。一实施例，如图1B所示，次级存储器103包含有N(N为正整数，且小于无限大)个次数据区块Sub1～SubN。次数据区块Sub1～SubN对应切换存取区块Sab，亦即表示切换存取区块Sab存有次数据区块Sub1～SubN的地址，在系统进行数据置换时可利用所述这些地址来进行数据映射，以将任一次数据区块Sub1～SubN的数据搬移至切换存取区块。当然，亦可根据所述这些地址透过切换存取区块Sab的映射，将数据写入任一次数据区块Sub1～SubN。另外，次数据区块Sub1～SubN的大小等于切换存取区块Sab的大小，且次数据区块Sub1～SubN可储存处理器101所须使用的编程码(Codes)。

存储器管理装置104根据至少一要求信号Rq读取(存取)或将数据写入主存储器102的正常存取区块Nab或对应切换存取区块Sab的任一次数据区块Sub1～SubN。其中，当要求信号Rq要求读取(存取)任一次数据区块Sub1～SubN时，存储器管理装置104根据该要求信号Rq提供的地址将指定的次数据区块Sub1～SubN的数据搬移至切换存取区块Sab、或根据该要求信号Rq提供的数据与地址，将微处理器101欲写入的该数据透过切换存取区块Sab的映射写入该地址指定的一次数据区块Sub1～SubN。须注意，若要求信号Rq要求读取的数据已存放于切换存取区块Sab，则存储器管理装置104直接存取将该数据。另外，存储器管理装置104所读取到的数据是根据要求信号Rq的指令来决定传送至何处，本实施例中，要求信号Rq要求将数据传送给微处理器101；另一实施例中，要求信号Rq亦可要求将数据传送给系统内部或外部(未图示)的其他装置。

一实施例，如图1A所示，存储器管理装置104包含有一存储器切换控制器104a与一直接存储器存取控制器(Direct memory access，DMA)104b。存储器切换控制器104a根据要求信号Rq，产生一控制信号C。直接存储器存取控制器104b根据该控制信号C来决定如何存取次数据区块Sub1～SubN，以将次数据区块Sub1～SubN的数据搬移至切换存取区块Sab、或将微处理器101欲写入的数据透过切换存取区块Sab的映射写入次数据区块Sub1～SubN。

以下参考图1A、图1B详细说明本发明实施例存储器管理系统的运作方式。

首先，当处理器101须存取一数据(编程码)D时，其会传送一要求信号Rq给存储器切换控制器104a。此时，存储器切换控制器104a将根据要求信号Rq提供的地址信息，产生一控制信号C。之后，主存储器102与直接存储器存取控制器104b接收该控制信号C。

接着，假设要求信号Rq提供的地址位于主存储器102定址范围中的正常存取区块Nba，则直接存储器存取控制器104b不动作；而主存储器102根据控制信号C将对应该地址的编程码D透过存储器切换控制器104a传送给处理器101。

再者，假设要求信号Rq提供的地址位于主存储器102定址范围外的次数据区块Sub1～SubN，则存储器切换控制器104a将会判断主存储器102的切换存取区块sab内是否已存有对应该地址的编程码D，若有，则将存于切换存取区块sab的编程码D，透过存储器切换控制器104a传送至中央处里器101；若无，存储器切换控制器104a将利用控制信号C驱动直接存储器存取控制器104b。接着，直接存储器存取控制器104b将存于对应该地址的次数据区块Sub1～SubN的编程码D储存至切换存取区块Sab。之后，存储器切换控制器104a再将存于切换存取区块Sab的编程码D传输至处理器101。依此方式，本发明实施例的存储器管理系统100可在原本有限的存储器定址范围之外，额外增加存储器定址范围，而不须增加存储器定址所须的实体地址接脚数目。

须注意者，以上仅说明本发明实施例存储器管理系统在读取数据时的运作方式；然而，本领域技术人员应能够根据上述说明，得知本发明实施例存储器管理系统在写入数据时是如何运作，因此不再重复赘述写入数据的运作方式。另外，本发明存储器管理装置104、及其实施例的存储器切换控制器104a与直接存储器存取控制器104b可利用软件或硬件其中之一或其组合的方式来实施。

如图2所示，另一实施例中，本发明的存储器管理系统100’亦可利用一汇流排Bus与多个直接存储器存取控制器104b、104b’...多个次级存储器103、103’进行数据沟通与读写动作。藉此可达成存储器扩充的功效。

图3A、图3B显示本发明一实施例的一种存储器管理方法，其包含下列步骤：

步骤S302：开始。

步骤S304：提供一正常存取区块与至少一切换存取区块。

步骤S306：提供至少一次数据区块，该次数据区块对应一该切换存取区块。

步骤S308：接收一要求信号，该要求信号包含有至少一地址、至少一欲写入的数据其中之一或两者。

步骤S310：判断要求信号提供的地址是否位于正常存取区块的定址范围，若是，跳至步骤S312；若否，跳至步骤S314。

步骤S312：读取正常存取区块对应该地址的数据，或将欲写入的数据写入正常存取区块。

步骤S314：判断要求信号提供的地址是否位于次数据区块的定址范围，若是，跳至步骤S316；若否，跳至步骤S322。

步骤S316：判断对应该地址的数据是否已存于切换存取区块，若是，跳至步骤S318，若否跳至步骤S320。

步骤S318：读取切换存取区块的该数据。

步骤S320：将次数据区块对应该地址的数据搬移至切换存取区块、并于切换存取区块读取该数据，或将欲写入的数据透过切换存取区块的映射写入次数据区块。

步骤S322：结束。

本发明实施例的存储器管理系统与管理方法，于主存储器中规画出正常存取区块与至少一切换存取区块，并配合切换存取区块的映射，来读写次级存储器的次数据区块。依此方式，本发明实施例的存储器管理系统与管理方法便可在有限的存储器定址范围条件下，由使用者或设计人员无限制地扩充定址数目与存储器空间。亦即，不需更多的主存储器空间，而是利用主存储器既有的空间作为交换区块，与次级存储器交换数据。因此，达成减少存储器定址所须的接脚数目、可弹性地扩充存储器空间、并降低整体系统成本的功效。

Claims (7)

1.一种存储器管理系统，其特征在于，所述存储器管理系统包含有：

一存储器切换控制器，根据至少一要求信号，产生一控制信号；

一主存储器，包含有一正常存取区块与至少一切换存取区块，且根据所述控制信号决定如何切换所述这些存取区块、及如何读写所述正常存取区块或所述切换存取区块；

至少一次级存储器，包含有对应所述切换存取区块的至少一次数据区块；以及

一直接存储器存取控制器，根据所述控制信号将次数据区块的数据搬移至所述切换存取区块、或将一欲写入的数据透过所述切换存取区块的映射写入所述次数据区块；

其中，当所述要求信号的一地址信息中的地址位于所述正常存取区块时，所述存储器切换控制器根据所述地址信息中的地址读写所述正常存取区块，或当所述要求信号指定存取所述正常存取区块的数据时，所述存储器切换控制器存取所述正常存取区块的数据。

2.如权利要求1所述的存储器管理系统，其特征在于，所述存储器管理系统还包含一处理器，用以发出所述要求信号，且所述要求信号包含有至少一所述地址信息与至少一所述欲写入的数据。

3.如权利要求2所述的存储器管理系统，其特征在于，当所述要求信号的所述地址信息中的地址位于所述次数据区块时，所述存储器切换控制器透过所述直接存储器存取控制器将存于所述次数据区块对应所述地址的数据搬移至所述切换存取区块，且存于所述切换存取区块的所述数据输出，或所述存储器切换控制器透过所述直接存储器存取控制器将所述欲写入的数据存于所述切换存取区块，再将所述切换存取区块储存的所述数据写入所述次数据区块。

4.如权利要求1所述的存储器管理系统，其特征在于，当所述要求信号指定存取所述次数据区块的数据时，所述存储器切换控制器透过所述直接存储器存取控制器将存于所述次数据区块的数据搬移至所述切换存取区块，且所述存储器切换控制器将存于所述切换存取区块的所述数据输出，或当所述要求信号指定将所述欲写入的数据写入所述次数据区块，所述存储器切换控制器透过所述直接存储器存取控制器将所述数据存于所述切换存取区块，再将所述切换存取区块储存的所述数据写入所述次数据区块。

5.如权利要求1、3或4所述的存储器管理系统，其特征在于，所述存储器切换控制器将存于所述正常存取区块、或所述次数据区块的数据传输至一处理器。

6.一种存储器管理方法，其特征在于，所述存储器管理方法包含有：

提供一正常存取区块与至少一切换存取区块；

提供至少一次数据区块，所述次数据区块对应一所述切换存取区块；

接收一要求信号，所述要求信号包含有至少一地址、至少一欲写入的数据其中之一或两者；以及

根据所述要求信号决定读写所述正常存取区块或所述次数据区块；当所述要求信号提供的所述地址位于所述正常存取区块的定址范围时，读取所述正常存取区块对应所述地址的数据，或将所述欲写入的数据写入所述正常存取区块；当所述要求信号提供的所述地址位于所述次数据区块的定址范围时，将所述次数据区块对应所述地址的数据搬移至所述切换存取区块、并于所述切换存取区块读取所述数据，或将所述欲写入的数据透过所述切换存取区块的映射写入所述次数据区块。

7.如权利要求6所述的存储器管理方法，其特征在于，当所述要求信号提供的所述地址位于所述次数据区块的定址范围，且对应所述地址的数据已存于所述切换存取区块时，读取所述切换存取区块的所述数据。

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