CN102567243A - 存储设备的刷新处理方法和存储设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种存储设备的刷新处理方法和存储设备。存储设备的刷新处理方法，包括：根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作；将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。本发明实施例中的刷新过程和读写过程相互无影响，因此，无需延迟读写操作，从而提高了存储设备的访问性能。

Description

存储设备的刷新处理方法和存储设备

技术领域

本发明实施例涉及存储技术，尤其涉及一种存储设备的刷新处理方法和存储设备。

背景技术

嵌入式动态随机访问存储器(Embedded Dynamic Random AccessMemory，以下简称：eDRAM)是一种各方面性能都比较理想的存储器。它在拥有动态随机访问存储器(Dynamic Random Access Memory，以下简称：DRAM)的高速率和大容量特点的同时，还可以像大多数静态随机访问存储器(Static Random Access Memory，以下简称：SRAM)一样与普通逻辑电路集成在一块芯片中，较好地实现了低延迟。

eDRAM的数据读写过程为：在写使能信号WR为高电平时，写地址信号WR_ADDR和写数据信号WR_DATA为有效输入，在时钟上升沿后，WR_DATA对应的数据被写入WR_ADDR对应的eDRAM地址中。对于读操作，在读使能信号RD为高电平时，读地址信号RD_ADDR为有效输入，在时钟上升沿后，RD_ADDR所对应的eDRAM地址中的存储值被读取，并且在一定的时钟周期，即读出延迟后，输出产生读数据信号RD_DATA。

eDRAM的每个存储单元必须在刷新周期内进行刷新才能保证正确性。eDRAM的刷新操作按照存储块(以下简称：bank)来划分，bank内的存储单元的刷新由存储器的内部电路自动完成，具体来说，访问控制器可以根据bank的编号依次进行刷新操作，一旦出现读写操作的bank和刷新操作的bank编号相同，则需要延迟读写操作，从而导致eDRAM的访问性能降低。

发明内容

本发明实施例提供一种存储设备的刷新处理方法和存储设备，以提高eDRAM的访问性能。

本发明实施例提供一种存储设备的刷新处理方法，包括：

根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；

在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作；

将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。

本发明实施例提供一种存储设备，包括：

访问控制器，用于根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；

刷新处理器，用于在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作，并将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。

本发明实施例，可以将存储设备，例如eDRAM的刷新周期划分为多个时间片且每个时间片中可包含至少一个时钟周期，在该时间片内，eDRAM的访问控制器可以根据访问请求确定哪些存储块需要执行读写操作，哪些存储块不需要执行读写操作，对于在该时间片内不执行读写操作的存储块，存储设备的访问控制器即可对这些不执行读写操作的存储块进行刷新操作。因此，本发明实施例中的刷新过程和读写过程相互无影响，因此，无需延迟读写操作，从而提高了存储设备的访问性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明存储设备的刷新处理方法实施例一的流程图；

图2为本发明存储设备的刷新处理方法实施例二的流程示意图；

图3为本发明存储设备的刷新处理方法实施例二的流程图；

图4为本发明存储设备的刷新处理方法实施例三的流程示意图；

图5为本发明存储设备的刷新处理方法实施例四的流程示意图；

图6为本发明存储设备实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明存储设备的刷新处理方法实施例一的流程图，如图1所示，本实施例的方法可以包括：

步骤101、根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；

步骤102、在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作；

步骤103、将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。

具体来说，在本实施例中，一个存储设备中可以设置多个bank，多个bank需要在刷新周期内完成刷新，为了解决现有技术中存在的技术问题，在本发明实施例中，每个刷新周期又分为多个时间片，每个时间片的长度可以为一个或多个时钟周期，在每个时间片内均可以为多个bank执行读写操作或者刷新操作。

假设本发明实施例中的存储设备为一个eDRAM，其通过访问控制器接收访问请求，该访问请求用于访问该eDRAM中的bank，该访问请求中可以包含所需访问的bank的标识，该访问请求既可以是读访问请求，也可以是写访问请求。因此，eDRAM的访问控制器即可根据该访问请求中包含的bank的标识，确定一个时间片内待执行读写操作的bank。

eDRAM的访问控制器在确定一个时间片内哪个或者哪些bank需要被执行读写操作后，即可对在该时间片内不执行读写操作的bank进行刷新处理。

举例来说，设定在一个时间片内可以为5个bank，即bank0～bank4，执行读写操作和刷新操作。且该访问请求中包含的bank的标识为2和3，则在当前时间片内为bank2和bank3执行读写操作，而可以对bank0～1以及bank4中的一个或多个进行刷新处理。一个刷新周期内有多个时间片，从而可以根据读写请求来安排各个bank在不同的时间片内执行刷新操作，以使得各个bank不会因为要处理刷新而造成读写请求的延误。

在实际应用中，刷新周期中可以包括一个或多个时间片。每个时间片中可以设置1个或多个bank作为刷新处理的待选bank。假设一个时间片内可以对N个bank执行刷新操作，为M个bank执行读写操作，也就是说，在硬件设备中设置N个刷新处理寄存器result0、result1、……、resultN-1以及M个读写操作寄存器。在每个时间片内，首先将接收到的读写请求对应的bank的标识写入到读写操作寄存器中，以在本时间片内进行读写操作；然后，再从预设的刷新处理的待选bank中选择没有读写请求需要处理的bank作为当前时间片内的需要进行刷新处理的bank，将需要进行刷新处理的bank的标识写入到刷新处理寄存器中。从预设的刷新处理的待选bank中选择没有读写请求需要处理的bank时，可以顺序选取，也可以按照一定的预设逻辑选取，不与执行读写操作的bank相冲突即可。对于在本时间片内执行了读写操作而无法执行刷新处理的bank，以及由于刷新处理寄存器被写满而没有进行刷新处理的bank，可以根据当前刷新周期内的随后的其他时间片中的读写访问情况再安排刷新处理，以使得每一个bank可以在当前刷新周期内的不同时间片中，分别获得刷新处理，并且避免与读写处理相冲突。

图2为本发明存储设备的刷新处理方法实施例二的流程示意图，如图2所示，在本实施例中，一个时间片内最多可以为N个bank执行刷新操作，最多为M个bank执行读写操作，result0、result1、……、resultN-1是本时间片内可执行刷新操作的bank编号的寄存器。select0、select1、select2、……、selectN+M-1是本时间片内执行刷新操作的待选bank编号的寄存器，其初始值分别是0、1、2、……、N+M-1。new_select0、new_select1、……、new_selectN-1是下一时间片内执行刷新操作的部分待选bank编号的寄存器，初始值是N+M、N+M+1、……、2N+M-1。

在每个时间片，eDRAM的访问控制器可以根据访问请求中包含的bank的标识，从select0、select1、select2、……、selectN+M-1中确定在本时间片执行读写操作的X个bank的编号，可以理解的是，确定的bank最多M个，也即0≤X≤M，相应地，剩下的bank至少为N个，至多为N+M-1个，也即N≤N+M-X≤N+M-1；然后，访问控制器可以从N+M-X个bank中选出在本时间片可以执行刷新操作的N个bank编号，该选择过程既可以为随机选择，也可以采用一定的策略，例如编号从小到大依次选择；之后，访问控制器即可将选定的N个bank的编号更新到result0、result1、……、resultN-1中，以执行本时间片内的刷新操作，该更新方法可以可根据实现复杂度选择。同时，select0、select1、select2、……、selectN+M-1中被选中的寄存器用new_select0、new_select1、……、new_selectN-1的值更新，该更新方法仍然可以可根据实现复杂度选择，而未被选中的寄存器则可以保持原值。最后，new_select0、new_select1、……、new_selectN-1各自增加N，得到新的待选bank编号。不断重复上述过程，即可在不影响读写操作的情况下，完成所有bank的刷新操作。

依据上述图2所示的流程示意图，本发明实施例提供如下具体的刷新处理方法。图3为本发明存储设备的刷新处理方法实施例二的流程图，如图2和3所示，本实施例中的第一寄存器即为图2中的select寄存器，第二寄存器即为图2中的result寄存器，第三寄存器即为new_select寄存器，具体地，本实施例的方法可以包括：

步骤301、根据访问请求中包含的存储块标识，确定N+M个第一寄存器中的X个第一寄存器中存储的标识对应的存储块为待执行读写操作的存储块。

步骤302、将选中的N个存储块的标识对应地发送给N个第二寄存器，以使所述第二寄存器中的标识对应的存储块被刷新处理。

步骤303、将存储在第三寄存器中的下一个时间片内的N个存储块的标识对应地发送给所述选中的N个存储块原先存储的第一寄存器中。

需要说明的是，步骤302和步骤303之间可以没有先后顺序，而是并行执行。

另外，针对某些bank有可能在刷新周期内一直处于待读写状态，因此，本实施例可以在整个刷新周期的最后预留一个或几个时钟周期，如果在预留的最后一个或几个时钟周期内仍存在未执行刷新操作的bank，则延迟执行读写操作并执行bank的刷新操作。

具体来说，本实施例可以确定将当前刷新周期中当前时间片之后的剩余时间片全部用于对未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，是否能够完成对全部存储块的刷新操作；若不能，则在剩余时间片内，延迟执行读写操作并优先执行刷新操作。以每个时间片内能够对N个存储块进行刷新操作且能够对M个存储块进行读写操作举例来说，若剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数大于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，不能完成对全部存储块的刷新操作；若剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数小于等于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，能够完成对全部存储块的刷新操作。

本实施例，将eDRAM的刷新周期划分为多个时间片且每个时间片中可包含至少一个时钟周期，在该时间片内，eDRAM的访问控制器可以根据访问请求确定N+M个存储开中哪些存储块需要执行读写操作，哪些存储块不需要执行读写操作，对于在该时间片内不执行读写操作的存储块，eDRAM的访问控制器即可对这些不执行读写操作的存储块进行刷新操作。因此，本实施例中的刷新过程和读写过程相互无影响，因此，无需延迟读写操作，从而提高了eDRAM的访问性能。而且，本实施例在具体实现时，可以采用寄存器，且实现逻辑仅是比较逻辑和加法逻辑，从而易于实现。

本发明上述两个实施例，具体来说可以适用于eDRAM NO.2这种存储设备或者适用于eDRAM NO.3这种存储设备。

对于eDRAM NO.3这种存储设备来说，其基本特点如下：

eDRAM NO.3，其基本特点如下：

有三个端口，一个用于读操作，一个用于写操作，一个用于刷新操作；

同一个时钟周期，读写和刷新的bank号不能相同；

相邻两个时钟周期，读写和刷新的bank号不能相同；

相邻两个时钟周期，读写和刷新次数不能大于5次；

在固定的时间内，要完成所有bank的刷新。

因此，针对eDRAM NO.3来说，时间片包括两个时钟周期，时间片内存在5个存储块，其中待执行刷新操作的候选存储块为1个，待执行读写操作的候选存储块为4个。

下面采用eDRAM NO.3这种存储设备对本发明的技术方案进行说明。

图4为本发明存储设备的刷新处理方法实施例三的流程示意图，如图4所示，两个时钟周期为一个时间片，在一个时间片内，执行刷新操作的bank数量为1，执行读写操作的bank数量为4。result是最终选出的本时间片内执行刷新操作的bank编号。select0、select1、select2、select3、select4是本时间片内执行刷新操作的待选bank编号的寄存器，初始值分别是0、1、2、3、4。new_select是下一时间片内执行刷新操作的待选bank编号的寄存器，初始值是5。cnt是一个刷新周期内的时钟周期计数器。初始值为一个刷新周期的时钟周期数，该值由eDRAM的最大刷新间隔决定。cnt每个时钟周期自减1，直到减为1，标志着一个刷新周期结束；然后回到初始值，开始下一个刷新周期。

为了解决始终不可避免的读写和刷新冲突问题，预留一个刷新周期的最后八个时钟周期。如果还存在没有刷新过的bank，则优先执行刷新操作。类似固定刷新方案和乒乓刷新方案一个刷新周期的最后一个时钟周期，如果读写操作和刷新操作的bank号相同，则延迟读写操作。

在一个刷新周期的其他时钟周期，优先执行读写操作。从select0、select1、select2、select3、select4中存储的bank编号中，选择一个与读写操作不冲突的bank作为本次刷新的bank。例如：如果选中select1，则select1中存储的bank编号发送给result，对这个bank进行刷新。new_select中存储的下一次刷新待选bank编号发送给select1。select0、select2、select3、select4的存储值保持不变，自动成为下一次刷新待选bank编号。new_select自增加1，成为再下一次刷新待选bank编号。

每一次刷新都进行上述操作，就可以在不影响读写操作的情况下完成绝大多数bank的刷新。

当new_select已经等于最大bank数时就不再增加，此时，select0、select1、select2、select3、select4以及new_select中存储的6个bank编号，是当前还未刷新过的bank的编号。两个时间片后，只剩下4个bank还未刷新，它们存储在select0、select1、select2、select3、select4中。select0、select1、select2、select3、select4中还包含着1个已经刷新过的bank编号，因为new_select已经等于最大bank数而不需要更新。如果还未到一个刷新周期的最后八个时钟周期，就不断的从select0、select1、select2、select3、select4中存储的未刷新bank编号中选择bank刷新。当达到最后八个时钟周期时，至多剩下4个bank一直没有机会刷新。

对于eDRAM NO.2这种存储设备来说，其基本特点如下：

有两个端口，一个用于读写操作，一个用于刷新操作；

同一个时钟周期，读写和刷新的bank的编号不能相同；

在固定的时间内，要完成所有bank的刷新。

因此，针对eDRAM NO.2来说，每个时间片可以包括一个时钟周期，每个时间片内存在2个存储块，其中待执行刷新操作的候选存储块为1个，待执行读写操作的候选存储块为1个。

下面采用eDRAM NO.2这种存储设备对本发明的技术方案进行说明。

图5为本发明存储设备的刷新处理方法实施例四的流程示意图，如图5所示，一个时钟周期为一个时间片，在一个时间片内，执行刷新操作的bank数量为1，执行读写操作的bank数量为1。result是最终选出的执行本次刷新操作的bank编号。select0、select1是本次刷新待选bank编号的寄存器，初始值分别是0、1。new_select是下一次刷新待选bank编号的寄存器，初始值是2。

上述两个具体实施例，分别根据eDRAM NO.2和eDRAM NO.3各自的特点，将刷新周期划分为多个时间片且每个时间片中可包含至少一个时钟周期，在该时间片内，其对应的访问控制器可以根据访问请求确定存储开中哪些存储块需要执行读写操作，哪些存储块不需要执行读写操作，对于在该时间片内不执行读写操作的存储块，其对应的访问控制器即可对这些不执行读写操作的存储块进行刷新操作。

图6为本发明存储设备实施例的结构示意图，如图6所示，本实施例的设备可以包括：访问控制器11和刷新处理器12，其中，访问控制器11，用于根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；刷新处理器12，用于在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作，并将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。

本实施例的存储设备可以用于执行图1所示方法实施例的方法，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

在上述存储设备实施例一中，刷新处理器12，还用于确定将所述当前刷新周期中所述当前时间片之后的剩余时间片全部用于对未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，是否能够完成对全部存储块的刷新操作；若不能，则在所述剩余时间片内，延迟执行读写操作并优先执行刷新操作。

具体来说，每个时间片内能够对N个存储块进行刷新操作且能够对M个存储块进行读写操作，刷新处理器12，具体用于：

若所述剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数大于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，不能完成对全部存储块的刷新操作；

若所述剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数小于等于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，能够完成对全部存储块的刷新操作。

本实施例的存储设备可以用于执行图3所示方法实施例的方法，其架构可以采用图2所示寄存器的架构，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

在具体实现时，上述实施例中的存储设备可以是eDRAM NO.2或者eDRAMNO.3，对于eDRAMNO.2来说，其对应地可以采用图4所示的寄存器结构实现，对于eDRAM NO.2来说，其对应地可以采用图5所示的寄存器结构实现，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

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精神和范围。

Claims (6)

1.一种存储设备的刷新处理方法，其特征在于，包括：

根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；

在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作；

将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作之后，还包括：

确定将所述当前刷新周期中所述当前时间片之后的剩余时间片全部用于对未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，是否能够完成对全部存储块的刷新操作；

若不能，则在所述剩余时间片内，延迟执行读写操作并优先执行刷新操作。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每个时间片内能够对N个存储块进行刷新操作且能够对M个存储块进行读写操作，则所述确定将所述当前刷新周期中所述当前时间片之后的剩余时间片全部用于对未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，是否能够完成对全部存储块的刷新操作，包括：

若所述剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数大于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，不能完成对全部存储块的刷新操作；

若所述剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数小于等于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，能够完成对全部存储块的刷新操作。

4.一种存储设备，其特征在于，包括：

访问控制器，用于根据访问请求中包含的存储块标识，确定在当前刷新周期的当前时间片内需要进行读写操作的存储块；

刷新处理器，用于在所述当前时间片内，对所述当前时间片内的待选存储块中除需要进行读写操作的存储块之外的其它存储块执行刷新操作，并将所述当前时间片内未执行刷新操作的存储块作为所述当前刷新周期的其它时间片的待选存储块。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述刷新处理器，还用于确定将所述当前刷新周期中所述当前时间片之后的剩余时间片全部用于对未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，是否能够完成对全部存储块的刷新操作；若不能，则在所述剩余时间片内，延迟执行读写操作并优先执行刷新操作。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，每个时间片内能够对N个存储块进行刷新操作且能够对M个存储块进行读写操作，所述刷新处理器，具体用于：

若所述剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数大于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，不能完成对全部存储块的刷新操作；

若所述剩余时间片的个数为K且未执行刷新操作的存储块的个数小于等于K×N，则确定将K个剩余时间片全部用于对K×N个未执行刷新操作的存储块执行刷新操作，能够完成对全部存储块的刷新操作。

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