CN101739359A - 存储装置、移动终端及数据访问方法、调频方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种存储装置、移动终端及数据访问方法、调频方法，其中，存储装置包括：主存储器用于存储二级页表和程序以及数据；辅存储器为静态随机存储器SRAM，用于存储一级页表；控制寄存器用于存储控制所述移动终端系统的控制数码；MMU单元分别与所述主存储器、辅存储器和系统控制寄存器连接，用于将所述一级页表和二级页表中的虚拟地址转换为程序或数据的物理地址。本发明实施例避免了一级页表存储在主存储器时，由于调整总线时钟频率导致MMU单元无法访问一级页表而被关闭的情况，减少了MMU单元的重复关闭和重启的次数，减少了CPU单元的等待时间，提高了CPU单元的工作效率。

Description

存储装置、移动终端及数据访问方法、调频方法

技术领域

本发明涉及移动终端技术，特别涉及一种存储装置、移动终端及数据访问方法、调频方法。

背景技术

随着移动终端的普及和发展，移动终端的功能也越来越多，其性能越来越好，而更多的功能和更优的性能往往需要消耗更多的电量，由于消耗的电量增加，势必会减少移动终端的待机时间和工作时间。

移动终端的芯片数字系统在工作和待机时的电流分别为工作电流和静态电流，电流和频率的大小基本保持为线性关系，由于上述芯片数字系统工作时的频率远远大于待机时的频率，所以，工作电流远远大于静态电流，而且芯片数字系统单元的电流和电压均与其工作频率成正比，因此，移动终端在工作时的工作电能功耗要远大于静态电能功耗。

为了减少移动终端的电量消耗，人们通常采用一些低功耗策略。在移动终端的运行过程中，根据CPU单元占用率，来动态调整CPU单元的运行频率及总线时钟频率，进而调整整个数字系统的工作时钟，在这个总线时钟频率下刚刚满足移动终端业务的需要，没有浪费多余功耗。

存储管理单元(Memory Manage Unit，MMU)用于将虚拟地址转换为物理地址，这些虚拟地址通常放在主存中，称为MMU页表，MMU页表可以包括一级页表和二级页表，一级页表中包含有以段为单位的地址变换条目和指向二级页表的指针，如果需要以段位映射则只需要一级页表，二级页表中包含以大页和小页为单位的地址变换条目。

在动态调整总线时钟频率时，规格为DRAM的主存储器将处于自刷新状态，时钟速度从例如133MHz降到几kHz，MMU单元被关闭，所以CPU单元无法通过MMU单元将数据或程序的虚拟地址转换为物理地址来将访问主存和控制寄存器；而且，用于缓存CPU单元读取的数据或程序的数据缓存器(Data Cache)也被关闭，其中缓存的内容将被清空，动态调整总线时钟频率结束后，MMU单元和数据缓存器再将被重启，产生地址访问时需要重新从外存或主存中读取原本存储在MMU和数据缓存器的虚拟地址、程序或数据等，上述动态调整频率的时间总计需要时间大概为1ms，影响移动终端CPU单元的工作效率。

发明内容

本发明实施例提供一种存储装置、移动终端及数据访问方法、调频方法，用于解决现有技术中调整总线时钟频率时MMU单元不能读取一级页表的问题。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种移动终端的存储装置，其中，包括：存储器管理单元MMU、主存储器、辅存储器和系统控制寄存器；

所述主存储器，用于存储二级页表和程序以及数据；

所述辅存储器为静态随机存储器SRAM，用于存储一级页表；

所述系统控制寄存器，用于存储控制所述移动终端的系统控制数码；

所述MMU分别与所述主存储器、辅存储器和系统控制寄存器连接，用于将所述一级页表和二级页表中的虚拟地址转换为数据的物理地址。

本发明实施例还提供了一种移动终端的数据访问方法，其中包括：

MMU单元读取SRAM辅存储器中一级页表的虚拟地址；

将所述一级页表的虚拟地址转换为物理地址；

根据所述物理地址从控制寄存器和/或主存储器中提取数据。

本发明实施例又提供了一种移动终端，其中包括：射频装置、信号处理装置、CPU单元和存储装置；

所述射频装置，用于接收和发射无线射频信号；

所述信号处理装置，用于对射频装置接收到信号以及音频信号进行、调制解调制和编解码处理等；

所述CPU单元，用于运行所述存储装置中的程序以及处理其中的数据；

所述存储装置包括：MMU单元、主存储器、辅存储器和控制寄存器；

所述主存储器，用于存储二级页表和数据；

所述辅存储器为静态随机存储器SRAM，用于存储一级页表；

所述系统控制寄存器，用于存储控制所述移动终端的系统控制数码；

所述MMU单元分别与所述主存储器、辅存储器和控制寄存器连接，用于将所述一级页表和二级页表中的虚拟地址转换为物理地址。

本发明实施例又提供了一种移动终端的调频方法，其中包括：

关闭CPU单元响应中断；

MMU单元读取辅存储器中的一级页表，并获得需要访问的控制寄存器的物理地址；

调整CPU单元和主存储器的频率；

开启CPU单元响应中断。

本发明实施例避免了一级页表存储在主存储器时，由于调整总线时钟频率导致MMU单元无法访问一级页表而被关闭的情况，减少了MMU单元的关闭和重启的次数，缩短了CPU单元的等待时间，提高了CPU单元的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例二的结构示意图一；

图3为本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例二的结构示意图二；

图4为本发明实施例移动终端的数据访问方法具体实施例的流程图；

图5为本发明实施例移动终端具体实施例一的结构示意图；

图6为本发明实施例移动终端具体实施例二的结构示意图；

图7为本发明实施例移动终端具体实施例二动态调频的流程图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步地详细描述。

本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例一

图1为本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例一的结构示意图。如图1所示，本发明实施例移动终端的存储装置包括：MMU单元101、主存储器102、辅存储器103和控制寄存器104，其中，主存储器102用于存储二级页表、程序和数据，通常为同步动态随机存取存储器(Synchronous DynamicRandom Access Memory，SDRAM)或双倍速率同步动态随机存储器(DoubleData Rate SDRAM，DDR)，主存储器中的数据以电荷形式存储在电容中，因为MOS晶体管漏电，电荷会逐渐漏失，最终造成数据丢失，所以，DRAM需要不断对数据进行刷新，补充电荷，在停止时钟供给的时候，可以进行自刷新；辅存储器103为静态随机存储器SRAM，用于存储MMU单元101的一级页表，一级页表中包括指向控制寄存器104中的系统控制数码以及二级页表的虚拟地址等页表项目；控制寄存器104用于存储移动终端的系统控制数码，包括移动终端中各个功能模块、主存以及外部设备等的工作状态的控制数码，时钟、复位和电源等系统控制数码，以及其它CPU单元频繁调用的数据等；MMU单元101分别与主存储器102、辅存储器103和控制寄存器104连接，用于将一级页表中的虚拟地址转换为物理地址，该物理地址指向的数据存储在主存储器102、辅存储器103或控制寄存器104中，数据可以包括程序、指令以及系统控制数码等。

本发明实施例中，通过增加在MMU单元上连接SRAM辅存储器，然后将一级页表存储在SRAM的辅存储器中，由于在动态调整总线(BUS)的时钟频率时，主存储器处于自刷新状态，MMU单元将不能访问主存储器，而辅存储器和控制寄存器都不需要自刷新，MMU单元与辅存储器和控制寄存器之间处于正常的工作状态，所以，CPU单元可以通过MMU单元从辅存储器中读取一级页表中的虚拟地址，并将其转换为物理地址，CPU单元根据该物理地址可以读或写存储在控制寄存器的系统控制数码，这样就避免了一级页表存储在主存储器时，由于调整总线时钟频率导致MMU单元无法访问一级页表而被关闭的情况，减少了MMU单元的重复关闭和重启的次数，减少了CPU单元的等待时间，提高了CPU单元的工作效率。

本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例二

图2为本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例二的结构示意图一。如图2所示，在本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例一的基础上，本发明实施例移动终端的存储装置还包括数据缓存器105，数据缓存器105具有较快的存取速度，用于缓存CPU单元从主存储器102或辅存储器103等读取的数据，由于CPU单元传输数据的速度和各存储器传输数据的速度不同，数据缓存器105在其中起到一个缓冲的作用，尤其是当CPU单元频繁存取同一块数据时需要不断地在CPU单元与存储器之间交换数据时，CPU单元在工作中，将那些已经访问的数据暂存在数据缓存器105中以备后用，以减小各存储器的负荷和减少CPU单元等待的时间。

通过将一级页表存储在SRAM辅存储器中，在主存储器进行动态调整频率时，MMU单元能正常访问辅存储器的一级页表，所以MMU单元和数据缓存器都不需要关闭，由于MMU单元和数据缓存器的关闭时将其中的数据清空，在重启后读写地址时都需要重新从外部存储器读取数据，耗时多，所以减少关闭和重启的次数，能相应减少其负荷，并提高了CPU单元的效率。

图3为本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例二的结构示意图二。如图3所示，进一步的，本发明实施例移动终端的存储装置中的MMU单元101包括压缩模块1011，用于将存储在辅存储器103上的一级页表中的页表项目进行散列压缩。移动终端中的主存储器中的数据，包括各种程序、控制数码等的虚拟地址通常地址区域比较集中，在本发明实施例中存在于0x20000000-0x31ffffff，而外部存储器的虚拟地址在本发明实施例中存在于0x98000000-0x9bffffff之间。地址区域比较集中，而且SRAM规格的辅存储器103的集成度比较低，存储空间越大其成本就越高，采用压缩模块1011可以减少虚拟地址占用辅存储器103的空间，降低辅存储器103的成本。在实际应用中，可以通过散列算法(Hash)将任意长度的二进制值虚拟地址压缩映射为固定长度的二进制值虚拟地址，从而压缩存储空间。

本发明实施例中，通过增加在MMU单元上连接SRAM辅存储器，然后将MMU的一级页表存储在SRAM的辅存储器中，避免在动态调整总线时钟频率时，由于主存储器处于自刷新状态，MMU单元无法访问一级页表中的虚拟地址的问题；在动态调整总线时钟频率时，MMU单元与辅存储器和控制寄存器之间处于正常的工作状态，保证在总线时钟频率调整时CPU单元仍然可以从虚拟地址进行访问，通过MMU单元从辅存储器中读取一级页表，并将虚拟地址转换为物理地址，CPU单元根据该物理地址可以随时读写存储在控制寄存器的系统控制数码，减少在MMU单元的关闭和重启的次数，以减少CPU单元的等待时间，提高CPU单元的工作效率。

本发明实施例移动终端的数据访问方法具体实施例

在本发明实施例中，以本发明实施例移动终端的存储装置具体实施例一或具体实施例二为例来介绍技术方案。

图4为本发明实施例移动终端的数据访问方法具体实施例的流程图。如图4所示，本发明实施例移动终端的数据访问方法具体实施例的具体步骤包括如下：

步骤401、CPU单元发起访问请求，MMU单元读取辅存储器中一级页表的虚拟地址。

移动终端具有动态调整CPU单元和总线连接的各个模块的频率的功能的情况下，将一级页表存储在规格为SRAM的辅存储器中。在移动终端处于休眠时，动态调整总线时钟频率以降低功耗，这时，主存储器102将降低频率，并进行自刷新以保存数据，这样，MMU单元101无法访问主存储器102；辅存储器103中则不需要自刷新，MMU单元101可以随时读取存储在辅存储器103中的一级页表中的虚拟地址，MMU单元101读取一级页表中的虚拟地址；在一级页表中的页表项目为散列压缩后的数据时，MMU单元101要先将一级页表解压缩，然后再将一级页表中虚拟地址转换为物理地址，进入步骤402。

步骤402、MMU单元将一级页表的虚拟地址转换为物理地址。

MMU单元101将读取的虚拟地址转换为物理地址，物理地址可以指向控制寄存器104或主存储器102的数据，包括中包括程序、指令或控制数码等，然后进入步骤403。

步骤403、根据上述物理地址从控制寄存器和/或主存储器中提取数据。

根据上述物理地址，CPU单元通过MMU单元来向控制寄存器104或主存储器102读取数据，由于在动态调整总线时钟频率时，主存储器102处于自刷新的状态，MMU单元不能读取主存储器102中的数据，但仍能访问辅存储器中一级页表的虚拟地址并转换为物理地址，CPU单元根据这些物理地址读或写控制寄存器104中的系统控制数码，以维持整个系统的正常工作。由于MMU单元在关闭时会清空MMU单元中的数据，当重启时会重新从主存储器或外存储器中读取数据，耗时较多，使CPU单元处于等待的时间较长，降低了CPU单元的工作效率。

本发明实施例避免了将一级页表存储在主存储器的情况下，由于动态调频的原因而使MMU单元无法访问辅存储器中的一级页表的问题，由于减少了MMU单元被动关闭和重启的次数，提高了CPU单元的工作效率。

本发明实施例移动终端具体实施例一

图5为本发明实施例移动终端具体实施例一的结构示意图。如图5所示，本发明实施例移动终端包括：射频装置20、信号处理装置30、CPU单元40和存储装置10，其中，射频装置20用于接收和发射信号，信号处理装置30用于对射频装置接收到数据及音频信号进行放大、调制等操作，CPU单元40用于运行和处理所述移动终端中的所有数据，包括执行程序、发出指令和读写控制数码等；存储装置10包括：存储器管理单元MMU单元101、主存储器102、辅存储器103和控制寄存器104，主存储器102用于存储二级页表和数据，通常为动态存储器，例如：SDRAM或DDR SDRAM，辅存储器103为静态随机存储器SRAM，用于存储系统地址空间映射的一级页表，一级页表中包括指向控制寄存器104以及二级页表的虚拟地址及其映射关系等页表项目；控制寄存器104用于存储移动终端的系统控制数码，移动终端中各个功能模块、主存以及外部设备的工作状态等，包括关于时钟、复位和电源等的系统控制数码。数据缓存器还可以缓存其它CPU单元40频繁使用的程序或数据等；MMU单元101分别与主存储器102、辅存储器103和控制寄存器104连接，将一级页表中的虚拟地址转换为物理地址，该物理地址指向的数据存储在主存储器102、辅存储器103或控制寄存器104中，数据可以包括程序、指令以及系统控制数码，一级页表还可以指向二级页表，指向主存储器102的内容等。

本发明实施例移动终端具体实施例二

图6为本发明实施例移动终端具体实施例二的结构示意图。如图6所示，进一步的，本发明实施例移动终端具体实施例一的基础上，本发明实施例移动终端中的存储装置10还包括：数据缓存器105，用于缓存CPU单元从主存储器102和辅存储器103等读取的数据，以减小各存储器的负荷和减少CPU单元的等待时间，寄存控制器104中还包括调频单元1041，用于根据移动终端的工作状态调整CPU单元40和主存储器102的频率。

本发明实施例中将一级页表存储在SRAM辅存储器中，MMU单元在主存储器进行动态调整频率时仍能访问辅存储器中的一级页表，到达减少MMU单元和数据缓存器关闭、重启以及从主存储器读取数据的次数，相应减少MMU单元和数据缓存器的负荷，并能提高CPU单元的效率。

图7为本发明实施例移动终端具体实施例二动态调频的流程图。如图7所示，本发明实施例移动终端具体实施例二动态调频的具体步骤包括：

步骤701、关闭CPU单元响应中断。

当移动终端处于待机等状态时，调频单元1041将根据CPU单元40的指令调整主存储器102的频率，通过降低主存储器102的频率来节省电能，这时，为避免冲突，CPU单元将关闭自己的响应中断功能。

步骤702、MMU单元根据虚拟地址读取辅存储器中的页表项目，并获得需要访问的控制寄存器的物理地址。

由于辅存储器103为SRAM，不需要自刷新来维持数据，可以在低频下工作，在调整CPU单元和主存储器的频率时候，仍然可以与MMU单元101正常交互数据，MMU单元101可以根据CPU单元提交的控制寄存器104的虚拟地址，从辅存储器103中的一级页表中读取相应的页表项目，并转换为物理地址，CPU单元40通过MMU单元101来读或写控制寄存器104中的系统控制数码，以完成CPU单元的正常发送指令等操作。

步骤703、调频单元调整CPU单元和主存储器的频率。

通过降低CPU单元40和主存储器102的频率以减少功耗，例如主存储器102的频率可以从133MHz或266MHz降低到kHz的水平，甚至是0(关闭时钟)，由于主存储器102的电流和电压与频率成正比关系，所以降频的同时可以降低电流和电压，从而减少功耗；CPU单元访问或更改控制寄存器的系统控制数码，指令调频单元1041对CPU单元和/或主存储器102进行调频，主存储器102在动态调频时处于自刷新的状态，MMU单元101无法访问主存储器102中二级页表以及数据。

由于辅存储器103为SRAM，不需要自刷新来维持数据，可以在低频下工作，在调整CPU单元和主存储器的频率时候，仍然可以与MMU单元101正常交互数据。

步骤704、开启CPU单元响应中断。

调频结束之后，开启CPU单元40响应中断，当用户端开启移动终端的业务时，CPU单元40和MMU单元101能够及时响应，主存储器102的频率迅速恢复到工作状态，以与CPU单元40和MMU单元101交换数据。

本发明实施例通过增加在MMU单元上连接SRAM辅存储器，然后将MMU的一级页表存储在SRAM的辅存储器中，避免在动态调整总线时钟频率时，由于主存储器处于自刷新状态而使MMU单元无法访问一级页表中的页表项目的问题，动态调整总线时钟频率时MMU单元的不需要重复关闭、重启以及清空数据等，减少了CPU单元的等待时间，提高了CPU单元的工作效率。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种移动终端的存储装置，其特征在于包括：存储器管理单元MMU、主存储器、辅存储器和系统控制寄存器；

所述主存储器，用于存储二级页表和程序以及数据；

所述辅存储器为静态随机存储器SRAM，用于存储一级页表；

所述系统控制寄存器，用于存储控制所述移动终端的系统控制数码；

所述MMU分别与所述主存储器、辅存储器和系统控制寄存器连接，用于将所述一级页表和二级页表中的虚拟地址转换为数据的物理地址。

2.根据权利要求1所述的移动终端的存储装置，其特征在于还包括：

数据缓存器，用于缓存所述移动终端的中央处理器单元CPU访问的存储于所述主存储器和所述辅存储器的数据。

3.根据权利要求1所述的移动终端的存储装置，其特征在于，所述MMU单元还包括：

压缩模块，用于将所述一级页表中的页表项目进行散列压缩。

4.一种移动终端的数据访问方法，其特征在于包括：

MMU单元读取SRAM辅存储器中一级页表的虚拟地址；

将所述一级页表的虚拟地址转换为物理地址；

根据所述物理地址从控制寄存器和/或主存储器中提取数据。

5.根据权利要求4所述的移动终端的存储方法，其特征在于还包括：

将所述一级页表中的页表项目进行散列压缩。

6.一种移动终端，其特征在于包括：射频装置、信号处理装置、CPU单元和存储装置；

所述射频装置，用于接收和发射无线射频信号；

所述信号处理装置，用于对射频装置接收到信号以及音频信号进行、调制解调制和编解码处理等；

所述CPU单元，用于运行所述存储装置中的程序以及处理其中的数据；

所述存储装置包括：MMU单元、主存储器、辅存储器和控制寄存器；

所述主存储器，用于存储二级页表和数据；

所述辅存储器为静态随机存储器SRAM，用于存储一级页表；

所述系统控制寄存器，用于存储控制所述移动终端的系统控制数码；

所述MMU单元分别与所述主存储器、辅存储器和控制寄存器连接，用于将所述一级页表和二级页表中的虚拟地址转换为物理地址。

7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述CPU单元中还包括：

调频单元，用于根据所述移动终端的状态调整所述CPU单元和/或所述主存储器的频率。

8.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述存储装置还包括：

数据缓存器，用于缓存所述移动终端的CPU单元访问的存储于所述主存储器和所述辅存储器的数据。

9.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述MMU还包括：

压缩模块，用于将所述一级页表中的页表项目进行散列压缩。

10.一种移动终端的调频方法，其特征在于包括：

关闭CPU单元响应中断；

MMU单元读取辅存储器中的一级页表，并获得需要访问的控制寄存器的物理地址；

调整CPU单元和主存储器的频率；

开启CPU单元响应中断。

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