CN1762025A - 具有简档存储单元的通用存储器件 - Google Patents

Abstract

存在一种通用存储器件，其提供对现存硬件和软件环境的适应性。存储器可以“模仿”现存的存储器技术，结合了将所有存储容量集成到一个单一技术中和仍然提供区别于不同现存存储器技术的隐含保护和存取特性的优点。存储器件包括：存储器，具有形成至少一个存储区的多个低延迟时间、可重写、非易失性存储单元；简档存储单元，与所述存储器连接并且包括分配给至少一组请求信息元(请求简档)的存取信息，从而所述存取信息表示允许还是拒绝对访问所述存储器的请求(存取请求)，所述存取请求具有所述存取简档；以及存储控制单元，与所述简档存储单元和所述存储器通信，并且适于根据分配给存取请求的请求简档的存取信息允许或者拒绝到来的存取请求。

Description

具有简档存储单元的通用存储器件

本发明涉及具有低延迟时间(low latency)、非易失性、可重写存储单元的存储器件，尤其涉及通用存储器件。

目前的数字系统一般采用大量不同的存储器。针对处理、高速缓存和缓冲，使用静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。另一方面，针对可执行代码，采用只读存储器(ROM)、可擦除和电可擦除可编程ROM(EPROM、EEPROM)以及NOR闪存。最后，针对持久的数据存储，使用NOR闪存、NAND闪存以及磁盘或者光盘驱动器。

通过诸如性能、成本、掉电之后存储信息的持久性、或者重写存储器的能力等标准来决定存储器类型的选择。经常将上述一个或者多个技术结合到一个封装中，或者甚至结合在一个芯片中试图克服特定技术的缺点，或者简化整个系统设计。

已经开发了新的存储技术，试图在一个技术中结合几种上述类型存储器的有吸引力的特性。例如，磁性随机存取存储器(MRAM)、铁电RAM(FERAM)、奥弗辛斯基电效应统一存储器(OUM)以及在某种程度上也是电池供电(battery-backed)的SRAM和电池供电慢刷新SDRAM共享将可重写和非易失性存储空间与低延迟时间结合在一起的优点。这一技术上的进步激发了试图将不同的存储器用途也结合在单个存储器中，例如开始提到的高速缓存、持久数据存储以及其它类型的用途，至今为止这些用途已经通过不同的存储器来完成。将不同的存储器用途结合在具有低延迟时间、非易失性、可重写存储单元的单个存储器中的概念也称作通用存储器。预期通用存储器会导致更简单的计算机设计、更低的功耗以及更低的存货成本。

然而，目前的硬件(HW)和软件(SW)结构隐含地依赖于用于适当功能的具有差异但仍是主流的存储技术的特性。这将在下面通过几个例子进行说明。

作为第一个例子，目前计算机操作系统的软件设计建立在目前典型处理存储器的特性上，即其非易失性。由于处理存储器的非易失性，计算机的操作系统在上电时提供了处理存储器的重新初始化。结果，由于无论如何进行重新初始化，所以在计算机下电和上电的过程中，没有防止对存储器进行虚假写操作所需要的措施。这些虚假的写入破坏了先前已经装载到存储器并且是正常操作所需要的处理代码。

与处理存储器相反，作为第二个例子，用于数据和代码存储的持久存储器一般具有在电源转换过程中防止虚假盖写的明确或者隐含的保护。存储器防止写操作的明确和隐含保护在各个存储技术中是固有的。例如，ROM器件防止存储数据和代码盖写的的保护是由于存储介质的物理特性以及用于写操作和读操作的技术。因此，计算机系统至关重要的启动代码存储在ROM中，以保护其免受操作过程中的破坏。此外，例如可以通过给存储器提供能够进行写操作的电触点并且使该触点仅在对存储器进行编程的制造过程中可访问，来提供专用的硬件保护。另外，或可选择地，存储在持久存储器中的数据经常隐藏在相对复杂和/或慢的写协议中。只有当使用写协议时，才能对存储器进行写操作，这样防止不希望的写操作。

目前的软件和硬件设计依赖的存储器的典型特征的另一个例子是一些存储器允许外围硬件的直接存储器存取(DMA)。DMA提供对存储器的访问，而与计算机中央处理单元(CPU)中的存储器管理单元(MMU)的控制无关。DMA硬件是例如I/O设备控制器中的专门处理器。其在不使用CPU的处理和寄存器容量的情况下在存储器和I/O设备之间传输数据。

除了所述现存存储技术的结论之外，还可以以不同的方式寻址不同类型的存储器。例如，涉及处理和执行的存储器通常使用关于处理器的低延迟时间、随机可寻址存储器映射的寻址方案。然而，数据存储通常使用采用数据块的I/O寻址。这意味着更高的延迟时间，但是提供大的数据容量，同时需要相对小的处理器地址范围。I/O寻址还具有良好的数据流特性。

这些迄今为止主要存储技术的结论的例子显示出，取代今天使用的各种类型的存储器，转而单独使用所谓的通用存储器需要计算机的硬件设计以及软件设计的配合。这样，虽然几乎准备好进入市场，并且具有将多个当前存储技术结合到一个单一技术的使用中的巨大潜力，但还是难以将通用存储器实施到当前的硬件和软件系统中。

因此，本发明的目的是提供一种适合当前硬件和软件环境的通用存储器件。

根据本发明，提供一种存储器件，其包括：

a)存储器，具有形成至少一个存储区的多个低延迟时间、可重写、非易失性存储单元，

b)简档存储单元，与所述存储器连接并且包括分配给至少一组请求信息元(下文称请求简档(profile))的存取信息，从而所述存取信息表示是允许还是拒绝对访问所述存储器的请求(下文称存取请求)，所述存取请求具有所述请求简档。

c)与所述简档存储单元和所述存储器通信、并且适合于根据分配给存取请求的请求简档的存取信息允许或者拒绝进入的访问请求的存取控制单元。

本发明的基本思想是许多应用使用某种类型的常规存储器的隐含特性。例如，易失性RAM的隐含特性是如果关断器件则所有数据都丢失。隐含使用这一特性作为安全措施。本发明的存储器建立在新的通用存储器技术上，提供低延迟时间、可重写、非易失性存储容量，并且适应或者具有适应为常规存储器技术设计的硬件和软件环境的能力。

通过在多个请求简档之间进行区分，本发明的存储器提供对不同硬件和软件结构的适应性。在显示如何以这种方式可以实现适应性之前，先说明这里使用的术语请求简档。

请求简档包括一组请求信息元。请求信息通常来讲是涉及存取请求的所有信息，例如表示请求源，即，存储器客户、请求涉及的存储区(地址信息)、请求的存储器存取类型(读和/或写)以及关于请求的其它信息。这种其它信息例如是请求时间或者利用请求传递的安全级信息，表示对访问某存储区的授权。关于存取请求的特定方面的请求信息称作请求信息元。请求信息元可以包括一位或者多位的信息。在下面以及在本发明优选实施例说明的上下文中将给出请求信息元的进一步的例子。

重要的是，注意请求信息一方面是由请求包括的信息，例如被请求访问的存储区。然而，请求信息并不限于这种信息。请求信息另一方面还是关于请求的信息，但不包括在接收的请求数据中，它是关于命令的数据或者请求的用户数据。如果由请求简档所包括，则后一种请求信息从存取请求以非直接的方式确定。后一种请求信息的例子是请求时间，以及涉及相同存储区的存取请求之前在确定的时间跨度内是否被存储器接收。

因此，请求简档可以采取数据结构的形式，例如包括表示请求信息的一个或者多个条目的列表。一组请求简档可以由表表示，其中每个请求简档例如占据一行。表的每列表示一个请求信息元，例如信息元“写请求”、是或否；“读请求”、是或否；“存储器客户识别”，由识别代码给出。通常，表的一行中的条目，即，请求简档的信息元可以采取表示“是”、“否”的代码形式，或者可以采取特定的数据的形式，例如存储器客户识别数字、口令等。显然，不同的请求简档在特定的请求信息元的数量上可以不同。如果将由本发明存储器件提供的请求简档组构造为矩阵，则表示“不特定”的代码可以用于某些信息元，例如如果在特定的请求简档中不需要为口令提供请求。

不必固守在请求简档的软件结构上。也可以通过硬件实施请求简档。例如，考虑表示存取请求涉及的存储地址的请求信息元。存储地址通常以地址位的形式通信。每个可能的地址位组合可以表示单个的请求简档。可以通过为每个可能的地址位组合提供可编程开关元件(存取标志)的电路将地址位的这种组合分配给存取信息。该存取标志允许或者拒绝对与包含在请求中的地址位组合相对应的存储区的存取请求。这样，原则上，可以控制对每单个存储单元的存取。当然，这样也可以确定分配给相同存取标志的地址组。以与地址信息类似的方式，可以将请求信息元的每个其它组合分配给各个存取标志。

注意，本发明的存储器件的功能性不依赖于请求简档的具体数据结构。例如，请求简档可以包括除了请求信息元之外的存取信息元，表示包括具体请求简档的请求信息元的请求是被允许还是被拒绝。

本发明存储器件的另一个重要元件是存取控制单元。存取控制单元使用该请求的请求信息确定与进入的请求适合的请求简档。基于确定的请求简档，存取控制单元允许或者拒绝所请求的存储器存取。

本发明的存储器件具有存储器，该存储器具有低延迟时间、可重写、非易失性存储单元。这样，如通用存储器件本身所公知的，其将不同的旧存储技术的优点与存储器使用的高度灵活性结合在一起。存储器可以基于本领域本身所有公知的前述通用存储技术中的任何一种，或者其组合。本发明并不限于这些存储技术的使用，因为提供低延迟时间、可重写、和非易失性存储器的进一步技术可以出现在该领域中。术语“低延迟时间”用来表征开始所提到的存储器类型，还将本发明的存储器件与具有毫秒范围的高延迟时间的磁性硬盘存储技术区分开来。一般情况下，延迟时间越低，本发明的存储器件的使用就越灵活。如果需要，如在优选实施例的上下文中所述，存取控制单元可以总是提供更高的延迟时间。

如所有的存储器件，本发明的存储器件适于从至少一个外部存储器客户接收存取请求。存取请求是用于对存储器件进行存取的任何请求，可以是工作数据、存储在存储器中的用户信息和代码、存取简档信息或由存储器件所使用的程序代码、或者存储在存储器件中的其它信息。在存取请求中，除了读请求和写请求，还有其它类型的存取请求，例如“清除(Clear)”命令。“清除”命令是使存储区解除分配从而允许对其进行重写的请求。

大部分存取请求规定了它们要求访问的存储区。例如，术语“存储区”包括特定的存储单元、存储行、存储列、存储块、或者存储单元、行或列或块的任何组，直到整个存储器。这样，存取请求可以涉及本发明的存储器件的存储器中的任何单元或者单元组。

总之，本发明的通用存储器适于被编程，以便根据具体的硬件和软件环境具有多个不同的存取特性。为了不同的存储客户和/或不同的存储区，可以通过确定相应的请求简档使本发明的存储器件的存取特性不同。基于请求简档，根据各个存取特性来识别并且满足或者拒绝不同的请求。因此本发明的通用存储器适合用于建立在大量存储器类型上的现存的硬件和软件环境中。

可以在不同的实施例中实施本发明的存储器件。

优选地，在本发明的存储器件中，请求信息包括表示请求类型、产生请求的外部存储器客户、请求涉及的存储区、存取授权、口令、请求协议类型、请求时间、接收请求的接口、请求长度、自最后请求以来所流逝的时间段、安全级或者优先权级的信息。

关于请求长度的信息在许多标准请求协议中可以得到。其可以单独使用，也可以与时间信息结合使用，以形成存取带宽限制的形式。借助于包含在请求中或者可以从诸如产生请求的存储器客户等其它请求信息推导出的安全级信息，可以将写和/或读存取限制于某些存储区，同时允许到其它的区。借助于优先权级信息，可以实现从大量的未决请求中首先满足具有最高优先权级请求的特征。这样，可以增强应用性能。

当将区别于较早的存储技术的不同存储器用途结合到单个器件中时，提供这些技术中固有的相应不同的存储器特性和保护变得至关重要。本发明的存储器件的优选实施例包括多个接口，用于存储器件与不同外部存储器客户的通信或者用于根据不同存储器用途的通信，每个接口与存取控制单元连接，并且分配给请求简档的子集。

接口是各自通过将存取信息分配给请求简档的子集而提供特定存取特性的功能单元，所述请求简档反映与特定的外部存储客户共享的特定存储器用途和/或通信规则。可以以硬件或者软件的形式提供接口。此外，一些区分软件的接口和一些区分硬件的接口可以存在。为了保持材料的较低价格(lower bill)、更大的灵活性和较低的存货成本的优点，能够以可编程的方式而非硬连线的方式将不同存储器的用途结合在单个存储器结构中是有利的。硬件编程性提供了所需的灵活性，同时是比基于纯软件的解决方案更健壮的解决方案。除术语“接口”之外，这里还可以使用术语“端口”表示相同的含义。

端口可以是区分的硬件和/或软件。端口优选对应于特定的存储器用法，并且模仿常规的存储器技术。这将如上所述的常规存储技术的各种保护和特性的优点和与传统方案兼容的优点结合在一起。各种端口的地址范围可以重叠，也可以不重叠。

作为本实施例的第一例子，将特定接口“A”分配给由一个特定存储器客户“B”产生的读请求和写请求，该存储器客户“B”仅对存储器的确定区域“C”具有存取权力。将来自存储器客户B的任何读请求或者写请求分配给接口A，该接口A将提供对存储区C的请求存取。

作为第二个例子，将特定端口“D”分配给涉及特定存储区“E”的请求。存储器件模仿区E中的只读存储器。这样，将来自任何外部存储器客户涉及存储区E的请求分配给端口D，这将只提供读访问。如果请求是写请求，则通过存取控制单元在端口D拒绝该请求。

本实施例的端口优选适于提供在给定的硬件和软件结构中所需的存储器存取特性，例如只读存储器、DRAM存储器或者口令保护存储器的特性。

通过确定适当的请求简档和所分配的存取信息，可以提供下列存取特性：

a) 写一次，此后仅进行读访问。这使得可以存储受保护的和/或防篡改的(tamper-free)代码和数据。其提供在嵌入系统内部一般不被重写的ROM、PROM、OTP、WORM和EPROM的等价物。这能作为仅可以设定但不可以清除的写锁定标志(或者冻结目前的保护设置的标志)来实施。但也作为仅在特定环境下可以被清除的写保护标志。

在制造和测试过程中，可以通过特定的措施提供在存取中任何不可逆转的锁定机制，以防止当在正常操作中偶然引发锁定时设备可能实际上变得不可用。这可以通过经由特殊焊盘的设备初始化或者像在MRAM存储器情况下强外磁场这样的其它特殊条件来解决。

b) “难写，容易读”。通过非常特殊的措施，经常可以在嵌入系统内部重写闪存和EEPROM，但是它们的“写保护”行为有时仍然被系统隐含地使用。这能作为可编程写保护标志来实施。实际的写操作应必须包含除去写标志、写操作自身和再次设定写保护标志。通过写保护标志可以阻止意外的写入。

c) 上电复位在上电过程中清除了某存储段的内容。DRAM和SRAM在下电时丢失它们的内容。这有时隐含地用作安全/隐私特征：下电之后没有留下痕迹。注意，在下电之前明确的用户启动的存储器清除也是可以的，但那是不同的。此外注意，在下电过程中由存储段指示的自动存储器清除看起来可能比上电复位的清除更安全，但是可能难以在未控制的电源故障时可靠地实现。

d) 读一次特性对于一些付费节目和高度机密(for-your-eyes-only)的方案来说可以是有用的特征。在标准的随机存取存储器中，该特性可能太难以至于不能以有用的方式实现。但是对于块式访问或者页式器件容易做到。

e)在某段中的 只写存储器。制作“容易写，但难读”的段可以在某种追踪或者安全/隐私方案中有帮助，例如口令存储。

f)对某段 无存取可以用于，例如，仅对系统的剩余部分暴露一个确认代码，并且当前一个终止或者被废除时，仅采取下一个存储的替代物。另一种应用是当存取限制取决于端口时。在这种情况下，它可用于确定某段为一个端口的禁止区域而对另一个端口来说是完全可访问的，或者可用于确定信息通过窗口，对于一个端口来说为只写访问而对于另一个端口来说为只读访问。

g)限于(部分)存储器的 保护口令存取例如可用于数字权限管理，而且可用在上述模式的支持中。这些特征例如可以通过大量标志或者代码来描述。

本发明的存储器件与已知的基于处理器的存储器管理单元(MMU)的区别在于，由MMU控制的存取限制与存储器自身无关。由MMU管理的存储器组件可以独立出售，或者从系统中去除，并且用于不同的系统。另外，MMU不能强迫系统中其他DMA硬件的存取限制，并且不能处理所有提到的存取特性。

在进一步的实施例中，本发明的存储器件的存取控制单元采取在接口中实现的分布式存取控制功能的形式。在本实施例中，在存储器件中不需要中央存取控制单元。存取控制单元的功能分布在接口中。每个接口负责将进入的请求分配给由特定接口提供的请求简档子集的一个请求简档、并且负责根据所分配的请求简档允许或者拒绝存取请求。

优选地，本实施例的存储器件的一个接口是SRAM型接口，即所谓的存储器映射接口。其适于在存储器件和至少一个外部存储器客户之间，分别提供用于地址数据输入和用户数据交换的独立连接。在本实施例中，存储器映射接口通过两个独立的输入连接接收存取请求。通过第一连接，其接收请求所包括的存储器地址信息。通过第二连接，其接收或者发送用户数据。优选通过存储器件的不同管脚建立连接，一个管脚用于地址中的每一位，一个管脚用于数据字中每一位。存储器映射接口具有以非常低的延迟时间对存储数据进行随机存取的优点。至于存储器映射接口的请求简档，可以通过表示在存储器件的一个或者多个地址管脚上的使能信号电平的请求信息元来区分涉及存储器映射接口的存取请求。

在另一个实施例中，存储器件包括I/O映射接口。在本实施例中，I/O映射接口仅通过一个连接接收地址信息和用户数据。该接口适于在存储器件和至少一个外部存储客器户之间提供用于地址数据输入与用户数据交换的共享连接。为了将地址信息与用户数据分开，可以使用分开的控制连接，例如通过采用AddressEnable管脚形式的分离管脚。为了表示在接口处接收的后续数据是地址数据，将AddressEnable管脚上的信号电平设为“高”电平。该信息还可以用作区别分配给I/O映射接口的请求简档的请求信息。I/O映射接口具有节约管脚的优点。另一方面，与存储器映射接口型相比，对存储器的随机存取比较慢。I/O映射接口例如可以用来让本发明的存储器件提供NAND闪存的功能。

提供与用于存储器寻址的任何已知技术的兼容性是在本发明的范围内，在这些技术当中存储器映射寻址和I/O寻址是最突出的和广泛使用的方法。

在进一步的实施例中，既提供存储器映射接口，又提供I/O映射接口。两个接口都可以提供对相同存储器地址范围的存取，以完全分离存储器地址范围，或者重叠存储器地址范围。顺便说一下，这是本发明的存储器件的普遍优点，本发明的存储器件并不限于存储器映射和I/O映射接口的例子。优选通过I/O映射和存储器映射接口分享用于用户数据与外部存储器客户交换的存储器件的管脚。

存储器映射和I/O映射接口是本发明存储器件在请求简档的帮助下能够提供的界面的两个广泛使用的例子。本发明的存储器件同样可以单独或者并行地提供本领域已知的任何其它接口类型。

在本发明的进一步的实施例中，存储器件的存取特性对于每个端口来说是可编程的。在另一个实施例中，对于每个存储块，例如4K字节的存储量，存取特性是可编程的。

在存储器件的进一步实施例中，提供转化单元。转化单元适于在存储器寻址的一个或者多个不同方式之间进行转化，例如存储器映射对I/O映射。转化单元允许利用不同的存储器寻址类型为存储器客户提供对相同或者两个重叠的存储区的访问。当转化单元存在时，仅需要提供一种存储器寻址类型的一个接口。通过包含在接口单元中的可编程地址转化器可以提供兼容性。

在可选择实施例中，转化单元优选集成接口单元的上游。也可以实施为外部单元。这样，可以减少存储器件的管脚数量。

通过每个端口的可编程存取特性(例如写保护)和存储器结构中的可编程地址范围可以提供灵活性。通过分开的总线命令或者特殊的存储区可以实现存取特性的可编程性。

在本发明的进一步优选实施例中，提供管理程序接口(supervisorinterface)，在给定的预定条件下，其适于建立或者改变至少一个请求简档和/或分配给它的存取信息。通过改变有关的请求简档和/或分配给这些请求简档的存取信息进行存取特性的处理。优选通过在较早说明的请求简档矩阵中产生新的行条目来实现新请求简档的创建，指定区别新的请求简档与已经存在的简档的请求信息元。通过添加或者删除请求信息元、或者通过改变所选择的请求简档中的那个请求信息元的特定值或者代码，来实现现存请求简档的改变。例如，当存储器件可以在执行代码空间和用户数据存储空间进行平衡时，它是有用的。为了实现这些，改变用于在有关请求简档中确定的执行代码和用户数据的存储的各个地址范围，从而例如如果涉及先前用于执行码的存储区，则也将允许向存储器写入用户数据的请求。

对存取改变的存取限制可以简单地是可编程存取方案的结果，其中系统简单地将对存取编程的进一步访问仅限于一个端口。优选将外部存取仅限于管理程序接口。管理程序接口通过适当的请求简档可以给外部存储器客户提供确定的改变授权。在本实施例中，根据来自外部客户的存取请求的请求信息，管理程序接口适于允许或者拒绝用于改变请求简档或存取信息的外部请求。另外，或者作为可选例，可以考虑用于存取特性改变的口令保护方案。

存取信息一般是表示允许或者拒绝的一位信息元。分配给请求简档的存取信息的改变简单地暗示转换各个信息元。使用存取信息的改变的例子是最初写保护的存储器中代码的改变。为了对代码的编程存取，解除(lift)写保护，然后恢复。

然而，授权改变请求简档或者分配给请求简档的存取信息必须受到限制，因为这种改变触及依赖于存储器数据的存储器件和连接硬件的核心功能。因此，在进一步的实施例中，根据分配给至少一个预定的改变请求简档的存取信息，管理程序接口适于允许或者拒绝用于改变请求简档的外部请求。可以实现特定的请求简档，用于确定会引起某组请求简档或者存取信息改变的存储器客户和/或环境。例如，可以口令保护这种编程存取。可以将编程存取限于某些请求信息元、某些时间跨度或者某些事件。作为事件触发改变的例子，可以通过已经满足对在相应存取简档中确定的存储区的第一写访问请求的事件来产生存取信息的改变。

在本发明的进一步优选实施例中，所述简档存储单元采取存取标志组的形式，每个存取标志分配给相应接口，其中通过存取标志的两个可能状态之一给出所述存取信息。

在本发明的存储器件的进一步实施例中，存取信息采取存取标志的两个可能状态之一的形式。在本实施例中，简档存储单元优选包括存取标志组，每个存取标志分配给相应请求简档。

在进一步的实施例中，简档存储单元集成到所述存取控制单元中。在可选实施例中，它是存储器的完整部分。在进一步的实施例中，存取控制单元适于在存储器的预定区中维持所述存取存储单元的目前拷贝。

在进一步的实施例中，本发明的存储器件适于提供每个可编程窗口的可编程存取特性。这意味着，通过地址和数据接口不仅可以对存取标志进行编程，而且可以对特定存取特性有效的存储单元阵列的地址范围进行编程。

可以将存取特性编程为每个存储块(例如4K字节)和/或每个端口的存取类型。例如，所述4K字节的每个存储块应具有可编程的存取标志。或者每个存储块应针对每个端口独立具有可编程的存取标志。或者，如上所述，每个端口应具有可编程的存取标志和可编程的窗口。

在许多情况下，将存取结构存储在非易失性存储器中是至关重要的。这对于适当的系统操作可以是重要的，而且对于商业模式来说也是重要的，其中制造者或者供应商可以永久地对单个“通用存储器件”进行编程，作为在不同存储类型之间具有硬连线分割的不同现存组合器件的简易替代者(drop-in replacement)。(某种程度上可与硬盘驱动业务中的“下冲程(down-stroking)”实践相比较)。

下面将参考附图基于优选实施例更详细地说明本发明，其中

图1是根据本发明存储器件的第一实施例的简化方框图；

图2是根据本发明存储器件的第二实施例的简化方框图；

图3是根据本发明存储器件的第三实施例的简化方框图。

图1是示出根据本发明的存储器件10的第一优选实施例的简化方框图。存储器件具有磁性RAM单元的存储单元阵列12。存储单元阵列12连接到字选择单元14和区选择单元16。字选择单元14和区选择单元16连接到地址和数据接口。地址和数据接口18进一步连接到简档存储单元20和存取控制单元22。地址和数据接口18是存储器件10与外部存储器客户的接口。

字选择单元14和区选择16工作以选择通过存取请求进行存取的存储器的部分。在本实施例中，字选择单元14提供主要在数据通路中工作的列选择机构。区选择单元执行仅控制存储器阵列、即不在数据通路中的行选择机构。单元14和16都使用由地址和数据接口18接收的地址信息，以选择如由地址信息表示的各个字和行。

用于选择存储区、由区选择单元16提供的输出信号并行输送到存储单元阵列12和简档存储单元20。简档存储单元20包括存取一组存取标志，一个存取标志用于每个可能的行地址。因此，每个存取标志管理对一行存储单元的访问，并且可以利用与用于存储单元阵列12的相应存储行的信号相同的信号进行寻址。作为输出信号，简档存储单元20将所选择的存取标志的状态提供给存取控制单元22。

出于性能的原因，在存储器寻址中将存取标志实现为快速读出状态寄存器是有利的。在非易失性存储器12的区中具有存取标志状态并且将非易失性寄存器的内容拷贝到快速寄存器中也是有利的。

通过地址和数据接口18可以对每个单独的存取标志的状态进行编程。这样，可以将不同的存储器存取特性给予存储器的不同部分。例如，可以通过一方面限定存储单元阵列12中将被准许随机存取的地址范围，并且另一方面限定存储单元阵列12中将被准许只读存取的地址范围，从而在存储器10中实现ROM存储器和RAM存储器。容易看出，存储器的其他部分可以以类似的方式设置有其他存取特性，如上所述。

根据当前从简档存储单元20接收的标志状态信号，存取控制单元22在数据通路中工作，以允许或者拒绝数据流到存储器或者从存储器流出。

这一简单的例子示出该存储器件可以多么灵活地适应特定的硬件或者软件环境。显然，在选择机制上对上述类似于矩阵的选择方案没有限制。在本实施例中可以使用任何公知的单元选择技术。唯一重要的是使用进入的地址来选择存储器的确定区域和相应的存取标志。选择的存取标志控制是否允许存取。可以通过地址和数据接口对存取标志进行编程。

在未示出的可选实施例中，存取标志块是存储单元阵列12的一部分。在进一步的可选实施例中，通过专用的地址输入线选择存取标志。

图2是示出根据本发明的存储器件30的第二优选实施例的简化方框图。存储器件具有磁性RAM单元的存储单元阵列32。存储单元阵列32连接到字选择单元34和组合的存取控制及简档存储单元36。简档存取单元连接到区选择单元38。字选择单元34和区选择单元38连接到地址和数据接口40。地址和数据接口40是存储器件30与外部存储器客户的接口。

图2的实施例与图1的实施例的区别在于，将存取控制和简档存储集成到一个单一单元36中。在本实施例中，存取标志直接对存储单元阵列的区选择起作用，如果需要拒绝存取。

图1和2的实施例的共同特征是SRAM型存储器映射接口。当写保护标志对于通过对存储器的存取请求来进行寻址的特定区是有效时，将忽略对该特定区的存储器写入。

将字选择机构扩展至包含存取标志能在图1和2的实施例中容易地实现。这可以对应于作为相应区的扩展而对存取标志进行编程的情况；用于选择该区域的地址线与用于选择相应存取标志的地址线相同。

图1和2的实施例建议由存取标志管理的区等于存储器阵列中的行寻址单元。显然，这不是必须的情况。例如，可以分别将存储单元阵列12或32的存取区标准化为特定的大小，而针对某一性能或存储容量优化存储器阵列的行和列的组织。

可以扩展如图1和2所示的存储器件，以提供SRAM型存储器映射接口和I/O映射接口。这一扩展显示在图3中，用于存储器件50，在其他方面类似于图2的实施例。

下面的说明集中于与图1和2的实施例的差异。存储器件50具有SRAM型接口52和I/O映射接口54。两个接口都对相同的存储单元阵列56进行存取。I/O映射接口54的寻址寄存器58包含地址位。另外，它还包含用于选择简档存储单元60的专用位以及表示不同存取ID的一个或者多个位，在本实施例中以存取保护寄存器组的形式实现所述存储单元60。例如，可以使用两位表示四个不同的存取ID。当然，可以使用任何其它数量的位来表示更低或者更高数量的存取ID。将每个存取ID分配给一个外部存储器客户。通过计算机硬件或者软件可以增强ID和客户之间的关系。

简档存储单元60中的存取保护寄存器的每个字节控制存储器56的4k字节区的存取。在简档存储单元60的存取保护寄存器中存在与存储器中的区一样多的字节。在一个存取保护寄存器字节中，存在4个写保护标志和4个读保护标志。每个标志控制相应存取ID的存取。由与通过I/O接口54的存取相同的位，例如用存取ID 00来控制通过SRAM接口52的存取。

忽略违反写存取标志的写请求，并且违反读存取标志的读请求导致固定的答案(例如，所有二进制零)。每个存取违规都触发接口上的中断管脚。

通过几个实施例已经说明了本发明的存储器件。虽然所述实施例集中在计算机应用上，但是本发明的使用并不限于计算机。任何数字系统都在本发明的存储器件的应用范围内。

本发明的存储器件采取嵌入在集成电路中的存储元件、系统板上的独立封装的存储元件、或者独立封装的可拆装的外周存储器产品的形式。

Claims (13)

1、一种存储器件(10、30、50)，包括：

a)存储器(12、32、56)，具有形成至少一个存储区的多个低延迟时间、可重写、非易失性存储单元，

b)简档存储单元(20、36、60)，与所述存储器连接并且包括分配给至少一组请求信息元(以下称为请求简档)的存取信息，从而所述存取信息表示允许还是拒绝对访问所述存储器(12、32、56)的请求(以下称为存取请求)，所述存取请求具有所述请求简档，

c)存取控制单元(22、36、60)，与所述简档存储单元和所述存储器进行通信，并且适于根据分配给所述存取请求的请求简档的所述存取信息允许或者拒绝进入的存取请求。

2、根据权利要求1所述的存储器件，其中所述请求信息元组包括至少一个请求信息元，所述至少一个请求信息元表示请求类型、产生所述请求的外部存储器客户、所述请求所涉及的存储区、存取授权、口令、请求协议类型、请求时间、接收所述请求的接口、请求长度、自最后请求以来流逝的时间段、安全级或者优先权级。

3、根据权利要求1所述的存储器件，包括用于与外部存储器客户进行通信和/或用于根据不同存储器用途进行通信的多个接口(52、54)，每个接口与所述存取控制单元(22、36、60)连接并且分配给一组请求简档。

4、根据权利要求3所述的存储器件，其中所述接口中的至少一个以硬件的形式实现。

5、根据权利要求3或4所述的存储器件，其中所述接口中的至少一个以软件的形式实现。

6、根据权利要求4或5所述的存储器件，包括适于在所述存储器件和至少一个外部存储器客户之间分别为地址数据输入和用户数据交换提供独立连接的SRAM型接口(52)。

7、根据权利要求5或6所述的存储器件，包括适于在所述存储器件(50)和至少一个外部存储器客户之间为地址数据输入和用户数据交换提供共享连接的I/O型接口(54)。

8、根据权利要求1所述的存储器件，包括在给定的预定条件下，适于产生或者改变至少一个请求简档和/或分配给其的存取信息的管理程序接口。

9、根据权利要求8所述的存储器件，其中所述管理程序接口适于根据分配给至少一个预定改变请求简档的存取信息允许或者拒绝用于改变请求简档的外部请求。

10、根据权利要求3所述的存储器件，其中所述简档存储单元(20、36、60)包括一组存取标志，每个存取标志分配给各个请求简档，并且其中通过存取标志的两个可能的状态之一给出所述存取信息。

11、根据权利要求1所述的存储器件，其中将所述简档存储单元集成到所述存取控制单元(36、60)中。

12、根据权利要求1所述的存储器件，其中所述存取控制单元(22、36、60)适于在所述存储器的预定区中维持所述简档存储单元(20、36、60)的当前拷贝。

13、根据权利要求1所述的存储器件，包括适于在存储器寻址的一个或者多个不同方式之间进行转化的转化单元。

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