CN1315015A - 存储器存取操作的控制 - Google Patents

Abstract

描述了控制存取计算机系统存储器的各种技术(方法和器件)。一种技术在接收到例如指示存储器的高温状态的信号时,限制存储器存取操作。该技术包括,在第一个时间间隔中当温度连续超过第一个指定值时,接收到指示存储器温度已经超过第一个指定值的信号,则封锁对存储器的存取;在第二个时间间隔中当温度连续超过第一个指定值时,允许存储器存取。

Description

存储器存取操作的控制

本发明一般涉及存储器存取的控制，并更多地特别涉及在计算机系统中运行温度升高期间限制存储器存取。

现代计算机系统被制造在越来越小的机壳中，或换言之，在给定尺寸的机壳中包含越来越多的计算机硬件。该趋向的结果是使计算机系统各部件的热负载增加。由于这个原因，热管理技术成为重要的设计考虑。例如，许多计算机系统采用像风扇那样的主动冷却部件，借助通过计算机系统的操作环境(机壳)抽吸冷空气来降低部件的运行温度。很多计算机系统还采用被动热控制技术，诸如在系统元器件上使用散热器。

由于计算机系统存储器集成度和运行速度的提高，被存储器释放出的热量也就增加。这个增加的热量影响到计算机系统中所有元器件的热负载。一直到某个程度为止(例如运行速度和/或系统集成度)，被动热控制技术，诸如给存储器加散热器，已是足够了。然而超过这个程度，采用风扇的主动冷却技术典型地是仅有的选择。存储器的主动冷却的缺点包括：需要风扇(它们本身耗能并产生热量)和需要将存储器安装于风扇能提供冷却的地方。这些和其他的设计考虑已经限制了现有的存储器冷却技术的使用和有效性。

本发明提出涉及计算机系统中发热的这些和其他的一些问题。特别是，本发明的各种实施例指向控制存储器的存取，以便降低器件释放出的热量。依照本发明的实施例会提供不使用风扇或别的标准的主动冷却技术的这些和其他一些好处(下面叙述)。

在本发明的一个实施例中提供了一种控制计算机系统存储器存取的方法。该方法包括接收指示存储器已超过第一个指定值的信号，在第一个时间间隔中当温度连续超过第一个指定值时，封锁对存储器的存取，在第二个时间间隔中当温度连续超过第一个指定值时，允许对存储器存取。

依照本发明诸实施例的各种方法，可以存储在任何能以可编程控制器件(例如微处理器或顾客设计的状态机)来读和执行的存储媒体中。在另一个实施例中，一种器件和计算机系统被用来控制计算机系统存储器的存取。

附图的简要说明

图1示出依照本发明一个实施例的计算机系统。

图2示出依照本发明一个实施例的限制存储器存取的一种方法的程序框图。

图3示出依照本发明一个实施例的桥接电路。

图4示出依照本发明一个实施例用于存储器控制器的一个概念状态图。

图5示出依照本发明一个实施例的限制存储器存取的另一种方法的程序框图。

图6示出依照本发明一个实施例的仍然是另一种方法的程序框图。

图7示出依照本发明另一个实施例的计算机系统。

图8示出依照本发明一个实施例的图7的系统中限制存储器存取的一种方法的程序框图。

描述了响应存储器系统热状态的控制存储器存取的各种技术(方法和器件)。本发明概念的下列实施例仅仅是例证性的，并且不考虑任何方面的限定。

参见图1，依照本发明一个实施例的一种例证性的计算机系统100，包含连接在主总线104上的主处理器102，而主总线104又通过主桥接电路108连接到基本总线106上。例证性的主处理器102包括来自英特尔公司的奔腾系列和80X86系列的微处理器。一种例证性的基本总线106是外设部件互连(PCI)总线。除了将主总线104连接到基本总线106外，主桥接电路108提供通往系统随机存储器(RAM)112的接口110。系统RAM112包含存储器模块114，而存储器模块114包括一个或多个温度传感器116。例如，在一个实施例中用了两个温度传感器--存储器模块114的两面一面一个。温度传感器116通过输入/输出(I/O)接口118与主桥接电路108通讯。主桥接电路108还可以提供一个加速图像接口(AGP)，通过它，可以连上如视频控制器和辅助显示单元(未图示)。一个例证性的I/O接口118是个通用输入/输出接口(GPIO)。一个例证性的温度传感器116是个热敏二极管。

副桥接电路120将基本总线106连接到副总线122上，同时还提供集成器件电子总线(IDE)124和通用串行总线(USB)126接口，一种例证性副桥接电路120是英特尔公司制造的82371AB PCI转换为ISA/IDE控制器，而一种例证性的副总线122是工业标准结构总线(ISA)。常见的IDE设备包括磁盘驱动器和光盘驱动器。还有通过副总线122连接到计算机系统100的有输入/输出(I/O)电路124、键盘控制器(KYBD)126、音频设备128和系统只读存储器(ROM)130。I/O电路124可以给红外线端口132、并行口134、软盘端口136和串行口138提供接口。图2说明依照本发明的一个方法，根据存储器模块114的热特性去控制存储器存取。当存储器模块114的温度超过传感器116的阈值时，主桥接电路108接收到经由I/O接口118来的热报警(方块200)。在一个实施例中，传感器116是个廉价的传感器，其温度设定点是预设值或固定值。在另一个实施例中，传感器116是个标准的传感器，其温度设定点可以通过主桥接电路108和I/O接口118在计算机系统100的软件控制下动态设定。传感器116可以进一步提供滞后作用。随着接收热报警之后，存储器控制电路在特定的时间内限制存储器模块114的存取(方块202)。在图1中例证的实施例中，存储器控制电路是并入主桥接电路108的，并经由接口110与RAM112相连接。存储器存取在传感器模块114的温度未降到指定的设定点(菱形块204的“否“分支)之前都可被限制(例如节流调节)。当热报警已被清除(菱形块204的“是”分支)，节流运行中止(方块206)。

参见图3，依照本发明的一个实施例的主桥接电路108的功能块框图，可以包括连接到接口110的存储器控制器状态机300、当热报警条件存在时的指示标志302、存储指示存取限制时间值的节流调节寄存器304、和存取控制电路306。存取控制电路306与标志302、节流调节寄存器304相结合，可以选择地使存储器控制器310能或不能实现存储器存取节流调节操作。

现参见图2和图3，当温度传感器116指示存储器模块温度阈值已被超过(方块200)时，通过被传感器116输出启动的控制逻辑或软件，标志302可直接被传感器116输出所设定(例如设定为“1”)。当标志302被设定时，根据节流调节寄存器304(方块202)的一个指定值，存取控制电路306可取消控制器300对存储器模块114的存取限制。控制器300可借助于将其置于不能产生存储器控制信号的状态而被禁止，对于标准的动态RAM(DRAM)型存储器，控制信号是行、列地址选通脉冲信号；或对于RAMBUS^型存储器，控制信号是行、列、存储单元和启动信号。在存储器控制器状态机300被存取控制电路306禁止期间的时间周期称为限制周期。在限制周期结束时，存取控制电路306会变换存储器控制器300为通常的运行方式，在此方式下能够产生存储器控制信号。因此，在报警状态期间(菱形204的“否”分支)，存取控制电路306周期性地使控制器300处于禁止和使能状态。在热报警被清除时(菱形204的“是”分支)，标志302会被清除，允许存储器控制器300连续运行，在这种方式下，可以产生存储器控制信号(方块206)。

在一个实施例中，节流调节寄存器304是个3位(bit)寄存器，其值依照表ZZ所示被存储控制电路306译码，当节流调节寄存器304的值是“000”时，控制电路306不限制存储器存取操作。当节流调节寄存器304的值是“010”时，存取控制器电路306禁止控制器300大约25％的时间。例如，存储控制电路306可以计100个时钟周期(时钟信号308驱动存储器控制器300的操作)，而禁止控制器300为其中的25个时钟周期。

                  表ZZ节流调节寄存器译码例

节流调节寄存器值	存取限制
		000	不限制存取
001	按约12.5％来限制存取
		010	按约25％来限制存取
011	按约37.5％来限制存取
		100	按约50％来限制存取
101	按约62.5％来限制存取
		110	按约75％来限制存取
111	按约87.5％来限制存取

应知道存取控制电路306可以任何数字的方法对节流调节寄器304输入进行译码。例如，节流调节寄存器的值可以指示所指定延迟的增量。在本实施例中“0”可指示没有延迟，“2”可指示两个时间增量的延迟，而“n”可指示n个时间增量的延迟。时间增量可以是任何指定的时间值，例如1毫秒或100毫秒。进一步会知道节流调节寄存器304的值可以设定/预置于计算机系统100耗电增加(例如在固件控制下)时，或者在硬件和软件控制下设定/预置于某些其后的时间。可是在另一个实施例中，节流调节寄存器304的值可以指示在允许一个或指定数量的存取操作(读或写)之前有多少次存储器存取企图(读和/或写操作)被封锁。

图4说明存储器控制器状态机300在使能或通常操作状态400(产生存储器存取控制信号)和禁止状态402(不产生存储器控制信号)之间变换的概念。当热报警状态不存在时，或者在热报警状态虽存在但存取控制电路306不禁止控制器300(即不在限制周期中)时，存储器控制器300可按使能状态400中的操作来设计。当标志302被设定(指示热报警状态)和限制周期被启动时，存储器控制器300变换到禁止状态402(事件404)。在限制周期结束时，存储器控制器可以变回到使能状态(事件406)。在使能状态400下，会产生存取控制信号(事件408)。在一个实施例中，当处于启动限制周期时如果存储器存取正在进行，则存储器存取失败。在另一个实施例中，于事件404出现之前启动的存储器存取，允许在存储器控制器变换到禁止状态402之前，继续进行至完成。

图5说明依照本发明的调节存储器模块114的热特性的另一种方法。当存储模块114的温度超过了传感器116的阈值时，则主桥接电路108经由I/O接口118接收到热报警(方块500)。在接收报警时，桥接电路108将热报警(方块502)通知给计算机系统100的操作系统(OS)。例如，若OS是个高级电源管理(APM)操作系统，则桥接电路108可以产生一个系统管理中断(SMI)去启动基本输入/输出系统(BIOS)程序以完成所需的节流调节操作(见“高级电源管理BIOS接口规范”，1996年1.2版本，英特尔公司和微软公司版权所有。)如果OS是个高级结构和电源接口(ACPI)操作系统，则桥接电路108可以产生一个系统控制中断(SCI)。(“见先进结构和功率接口规范”，1996年1.0版，英特尔公司、微软公司和东芝公司版权所有。)依照ACPI规范，随后有一种软件控制方法可实现对存储器模块114(方块504)存储行为的调节--这就是说，上面和图2中所述的途径可以使用ACPI指定寄存器和计数器去实现操作系统控制的存储器节流调节机理。当温度传感器116指示热事件已经过去时，则桥接电路108通知操作系统(方块508)。然后操作系统停止执行存储器模块热调节控制法并转到通常的操作(方块510)。

图6还说明依照本发明的另一种调节存储器模块114热行为的方法。图6的方法将图2和图5的途径与图3的桥接电路结合起来。如前所述，当存储器模块114的温度超过传感器116的阈值时，主桥接电路108经由I/O接口118(方块200)接收到一个热报警信号。在收到报警时，桥接电路108可以设定指示，例如标志302(方块600)，并将报警状态通知操作系统(方块502)。接着，桥接电路108就可以等待操作系统去响应热报警通知。如果操作系统在指定的时间周期中(菱形602的“否”分支)启动响应失败，则桥接电路108可自行启动热节流调节操作(方块202)。例如，在它将方块502中的热事件通知操作系统时，桥接电路108可启动一个倒计数定时器。当OS响应热事件时，该定时器可以被OS复位。因此，如果在被OS复位之前，该计数器达到0，则桥接电路108会自行启动热节流调节操作。通常可接受的OS响应时间是1秒，并且最好是大约在500毫秒内。当温度传感器116指示热报警信号被清除(方块604)时，则节流调节操作可停止(方块206)。如果OS在指定的时间周期中响应(菱形602中“是”分支)，则OS通过如ACPI控制方法(若操作系统是ACPI OS的话)或BIOS程序(若操作系统是APM OS的话)(方块504)来管理热事件。当收到热报警清除信号时(方块506)，桥接电路108会再次通知OS(方块508)。

参见图7，依照本发明的另一个实施例的一个示例的计算机系统700，可以包含许多与计算机系统100同样的成分。例如主处理器102、主总线104、基本总线106、副总线122、系统RAM112、存储器模块114和温度传感器116。计算机系统700还可以包括主桥接电路702和副桥接电路704。一个例证性的主桥接电路702是82349TX控制器，而一个示例性的副桥接电路是82371AB PCI到ISA/IDE控制器，两者都是英特尔公司制造的。

主桥接电路702提供RAM接口706和总线接口708。副桥接电路704提供总线接口710和I/O接口712。总线接口708和710提供一个机构可以用于主桥接电路702和副桥接电路704通讯。总线接口708和710可以是，例如被英特尔公司所指定的系统管理总线(SMBus)接口(“系统管理总线规范”，1995年1.0版)或是被菲利浦半导体公司指定的互连集成电路控制总线(I2C)接口(“I2C总线规范”，1995年)。输入/输出接口712可以是，例如GPIO接口。输入/输出接口712提供一个接收来自温度传感器116的输入的机构。

现参见图8，当存储器模块114的温度超过或降得低于传感器116的阈值，副桥接电路704接收经由I/O接口712(方块800)来的这一状态的指示。副桥接电路704经由接口708和710(方块802)建立的通信总线将热状态通知给主桥接电路702。如果副桥接电路704已经开始把热事件通知给主处理器102，例如在计算机系统功耗增长操作期间(菱形804的“是”分支)，副桥接电路704借助于如产生一个SCI信号(方块806)来通知OS。如果副桥接电路704还未开始将热事件通知主处理器102(菱形804的“否”分支)，则副桥接电路处理终结。

一旦通知了热事件(或者指示存储器模块116的温度已超过传感器的阈值，或者指示其温度已低于传感器的阈值)，主桥接电路就可以通过一种依照图2(面向硬件的途径)或图5(面向软件的途径)或图6(硬件和软件相结合的途径)的方法处理信息。计算机系统700的一个优点在于，一些目前可利用的主桥接电路提供总线接口708，但不提供I/O接口712，同时很多目前可利用的副桥接电路既提供总线接口710，又提供I/O接口712。此外，目前可利用的主桥接电路可包含定时器和寄存器电路(例如标志302和节流调节寄存器304)，它们可被用来实现依照本发明的方法。

依照本发明的热调节可以限制存储器存取，因此减少了计算机系统中产生的热量。很明显依照本发明的各种技术可以有效地提供这种能力，而无须为部件增加容积(温度传感器116可以并入现有的存储器模块设计)或无需像风扇那样要消耗大量功率。

在材料、部件、电路元件方面，同样在详述各种例证性操作方法上的种种变化，不脱离各项权利要求的范围是可能的。例如，图1和图7的例证性系统可以包括比图示多一些或少一些元件。此外，依照图2、5、6、8的功能可以用可编程控制设备来实现，该设备执行被组织入程序模块中的指令。可编程控制设备可以是计算机处理器或顾客设计的状态机。顾客设计的状态机可包括硬件诸如含有分立逻辑电路、集成电路或特殊设计的专用集成电路(ASIC)的印刷电路板。

存储装置适合确实体现程序指令的包括所有形式的非易失存储器，包括但不局限于：诸如EPROM、EEPROM半导体存储器件及快闪器件；磁盘(固定式的、软盘和可移式)；其它磁介质诸如磁带；和光学介质诸如CD-ROM盘。

Claims (10)

1、一种控制计算机系统存储器存取的方法，包括：

接收指示存储器温度已超过第一个指定值的信号；

在第一个时间间隔中当温度连续超过第一个指定值时，封锁对存储器的存取；

在第二个时间间隔中当温度连续超过第一个指定值时，允许对存储器进行存取。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：进一步包括：

接收指示存储器温度低于第二个指定值的信号；并允许不限制存储器存取。

3、如权利要求2所述的方法，其特征在于：第一个指定值和第二个指定值是相同的。

4、如权利要求2所述的方法，其特征在于：第二个指定值小于第一个指定值。

5、如权利要求1所述的方法，其特征在于：第一个间隔包括指定数量的存储器存取企图，而第二个间隔包括不同数量的存取操作。

6、一种程序存储设备，其能被可编程控制设备读出，其特征在于：包括：

存储在程序存储设备中的指令，它用于使可编程控制设备去接收指示存储器温度已超过第一个指定值的信号：

在第一个间隔中当指示信号指示温度已连续超出第一个指定值时，封锁对存储器的存取；并在第二个间隔中当指示信号指示温度已连续超出第一个指定值时，允许对存储器进行存取。

7、如权利要求6所述的程序存储器件，其特征在于：进一步包括指令去：接收存储器的温度低于第二个指定值的指示信号；并允许不限制存储器存取。

8、如权利要求6所述的程序存储器件，其特征在于：第一个时间间隔包括指定数量的存储器存取企图，而第二个时间间隔包括不同数量的存储器存取操作。

9、一种计算机系统包括：

总线；

有效连接在总线上的主处理器；

有效连接在总线上的存储器；

接收指示存储器温度已超出第一个设定值信号的接收器；和

有效连接到接收器和存储器的控制电路，在第一个时间间隔中当温度连续超出第一个指定值时，封锁对存储器的存取，而在第二个时间间隔中当温度连续超出第一个指定值时，允许对存储器进行存取。

10、如权利要求9所述的计算机系统，其特征在于：进一步包括：有效连接到接收器的复位电路、控制电路和存储器，当接收器接收到指示温度低于第二个指定温度的指示信号时，允许不限制存储器存取。

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