CN1973333A - 控制易失性存储器中的刷新的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于控制存储器刷新的存储器系统。所述存储器系统的一实施例包含：一存储器，其经配置以在一自刷新模式和一自动刷新模式下操作，所述存储器具有复数个存储位置和一存储器控制器，其经配置以在所述自动刷新模式下在所述存储位置中的一第二者正在刷新的同时存取所述存储位置中的一第一者。所述存储器系统的另一实施例包含一可将其自刷新地址传送到所述存储器控制器的存储器。又一实施例包含一可将一自动刷新地址传送到一存储器的存储器控制器。

Description

控制易失性存储器中的刷新的方法和系统

本申请案主张2004年5月21日申请的美国临时申请案第60/573,490号的优先权。

技术领域

本揭示案大体上涉及存储器装置，且更明确地说涉及控制动态易失性存储器中的刷新的方法和系统。

背景技术

动态易失性存储器是通常构造为许多阵列(或库(bank))的存储媒介。每一库进一步以行和列排列成“存储器单元”的矩阵，每一列进一步被存储器的输入/输出(I/O)宽度划分。存储器内的位置由库、行和列唯一指定。存储器控制器可用于通过指示数据的库、行和列位置来从存储器中检索数据。

在动态易失性存储器(易失性存储器)的情况下，每一单元必须被周期性刷新或再供能以便维持数据完整性。因为单元随着时间而放电，所以其必须被刷新。刷新是对存储器中的单元进行再充电或再供能的过程。通常以一次一行的方式刷新单元。当前存在许多经设计以刷新易失性存储器的方法。这些方法中的一些(如果不是全部的话)导致性能和/或功率方面的高成本。举例来说，存在许多通常用于控制现代数字系统中易失性存储器的刷新的常见方法或技术。一种通常称为自刷新的方法依靠存储器来控制将对期望的行和库执行的刷新操作的定时；另一种通常称为自动刷新的方法依靠存储器控制器来控制将对期望的行和库执行的刷新操作的定时。然而，利用这两种方法，存储器控制器和存储器没有任何方法向彼此传达关于将要刷新的行和库的信息。

在自刷新方法下，存储器利用其自身的内部刷新时钟和存储在内部刷新地址寄存器中的刷新地址来控制刷新操作。在不将数据写入到存储器或从存储器检索数据(闲置状态)的时期期间，存储器控制器可将存储器置于自刷新模式下。在自刷新模式下，存储器使用其自身的内部刷新机制来刷新存储器的行并控制内部刷新地址寄存器。自刷新模式有益于在闲置状态期间节省功率，因为自刷新模式使用相对较少量的功率。由于需要的功率量较少，所以这种方法通常用于低功率应用。然而，这种方法在活动周期期间无效，因为为了将要执行的刷新循环而完全中断对存储器的存取(即，所有行均关闭)。

在存储器的现行使用期间通常使用自动刷新方法。在自动刷新模式下，存储器控制器提供自动刷新命令，存储器将使用所述自动刷新命令来执行刷新操作。存储器使用其内部刷新地址寄存器中的刷新地址来确定对哪一行/库执行刷新循环，并基于由存储器控制器提供的自动刷新命令而循环经过相关行。类似地，当存储器进入自动刷新状态时，存储器控制器必须关闭对所有库的存取，因为存储器控制器不知道哪一库即将被存储器刷新。

因此，将需要提供更有效的方法和系统来刷新易失性存储器，所述方法和系统能够在维持低功率预算的同时实现较高性能。

发明内容

在一个实施例中，存储器系统包含：存储器，其经配置以在自刷新模式和自动刷新模式下操作，所述存储器具有复数个存储位置；和存储器控制器，其经配置以在自动刷新模式下在所述存储位置中的第二者正刷新的同时存取所述存储位置中的第一者。

一方面，提供一种具有自刷新模式和自动刷新模式的刷新存储器的方法，所述存储器具有复数个存储位置，所述方法包括提供存储器控制器，所述存储器控制器当在自动刷新模式下操作时在所述存储位置中的第二者正被刷新的同时，对于存储器中的所述存储位置中的第一者进行存取。

在另一实施例中，经配置以在自刷新模式和自动刷新模式下操作的存储器包含复数个存储库，所述复数个存储库经配置使得在自动刷新模式下外部装置可在所述存储库中的第二者中的复数个存储位置中的一个或一个以上存储位置正被刷新的同时存取所述存储库中的第一者。

在又一实施例中，提供一种经配置以在自动刷新模式和自刷新模式下控制具有复数个存储库的存储器之存储器控制器，所述存储器控制器包括：地址队列，其经配置以存储用于存取所述存储器的存储地址；和刷新地址逻辑，其经配置以从所述地址队列接收针对存储库中的第一者的存储地址和针对存储库中的第二者的刷新地址，所述刷新地址逻辑经进一步配置以在自动刷新模式下在存储库中的第一者不同于存储库中的第二者时将来自地址队列的存储地址提供给存储器。

应了解，所属领域的技术人员从以下详细描述中将容易了解本发明的其它实施例，其中以说明的方式展示并描述本发明的各种实施例。如将了解，本发明能够存在其它且不同的实施例，且其若干细节能够在各个其它方面存在修改，所有这些都不脱离本发明的精神和范围。因此，附图和具体实施方式将被视为本质上是说明性的而不是限定性的。

附图说明

附图中以举例的方式而不是以限定的方式说明本发明的各方面，其中：

图1是说明具有存储器控制器的易失性存储器的一个实施例的简化示意图；

图2是说明易失性存储器的寄存器的内容的简化示意图；

图3A和3B分别是进一步说明图1所示的易失性存储器和存储器控制器的实施例的简化示意图；

图4是说明具有存储器控制器的易失性存储器的另一实施例的简化示意图；且

图5A和5B分别是进一步说明图4所示的易失性存储器和存储器控制器的实施例的简化示意图。

具体实施方式

以下结合附图陈述的详细描述内容希望作为对本发明各种实施例的描述，且不希望代表可在其中实践本发明的仅有的实施例。所述详细描述内容为了提供对本发明的详尽理解的目的而包含特定细节。然而，所属领域的技术人员将了解，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明。在一些情况下，为了避免混淆本发明的概念，以方框图形式展示众所周知的结构和组件。

图1说明具有存储器控制器16的易失性存储器10的一个实施例。易失性存储器10可为(例如)DRAM(动态随机存取存储器)、SDRAM(同步DRAM)和各种其它类型的DRAM等。易失性存储器10可进一步包含若干存储库18、内部刷新地址寄存器12和可读寄存器14。内部刷新地址寄存器12用于存储存储库18内将要刷新的目标位置的刷新地址(即，行地址12a和库地址12b)。可读寄存器14可由存储器控制器16存取，且可为任何类型的寄存器，包含(例如)模式寄存器、扩展模式寄存器或经配置以存储刷新地址的单独寄存器。模式寄存器和扩展模式寄存器为可编程的且用于存储与易失性存储器10有关的操作信息，例如输入/输出驱动强度、CAS(列地址选通)等待时间设定、脉冲长度设定等。这些操作信息由存储器10和存储器控制器16使用以实现各种功能，包含(例如)界定操作模式、发信号和数据选通功能以及功率节省特征。

在一个实施例中，存储在刷新地址寄存器12中的库地址12b被检索并载入到存储器10的可读寄存器14中。图2说明易失性存储器10的扩展模式寄存器的内容。如图2所示，库地址12b现也存储在扩展模式寄存器14中。通过将刷新地址寄存器12的库地址12b添加到可读寄存器14，易失性存储器10的存储器控制器16接着可在上电序列之后和每当存储器10离开自刷新时读取库地址12b。通过知道刷新地址寄存器12正指向的库地址12b，存储器控制器16只须基于库地址12b对存储库18中的目标位置或库进行预充电来进行自动刷新，而不是对存储器10中的所有存储库18进行预充电。也就是说，只有由库地址12b识别的一个库需要关闭。相反，这意味着存储库18中的其它库保持可用，这允许存储器控制器16在正对目标库执行自动刷新循环的同时继续随意存取这些其它库。

图3A和3B分别进一步说明图1所示的易失性存储器10和存储器控制器16的实施例。如图3A和3B中所示，存储器控制器16可包含地址队列30、刷新地址逻辑32和刷新时钟34；且存储器10可包含寄存器36、刷新地址寄存器38、多路复用器40、RAS(行地址选通)产生器42、刷新时钟44和若干存储库18。

存储器10与存储器控制器16彼此相互作用如下。地址队列30用于存储将要用于存取存储库18的许多地址。刷新地址逻辑32控制用于存取存储器10的来自地址队列30的地址序列。对于用于存取存储器的每一地址，刷新地址逻辑32也产生RAS 54以在存储器10中打开新的行或页(如果需要)，并产生CAS(列地址选通)以存取地址所指示的列。

在存储器控制器16期望引导存储器10进入自刷新模式的情况下，存储器控制器16经由自动/自刷新模式信号46向存储器10提供适当信号。当接收到指示将要启始自刷新模式的自动/自刷新模式信号46时，多路复用器40从刷新时钟44中选择信号作为刷新命令，并使用所述刷新命令来控制刷新地址寄存器38且驱动RAS产生器42。在每一刷新循环期间，接着使用存储在刷新地址寄存器38中的地址来刷新存储库18中的相应的存储位置(经由来自RAS产生器42的RAS)，且也将所述地址提供给寄存器36以供存储。结果，当存储器10离开自刷新模式时，存储器控制器16可因此经由寄存器36存取最近刷新的存储位置。

存储器控制器16可使用自动/刷新模式信号46使存储器10离开自刷新模式并进入自动刷新模式。在自动刷新模式下，存储器控制器16使用其自身的刷新时钟34来提供自动刷新命令48。当接收到指示将要启始自动刷新模式的自动/自刷新模式信号46时，多路复用器40选择存储器控制器16提供的自动刷新命令48来控制刷新地址寄存器38并驱动RAS产生器42。在每一刷新循环期问，接着使用存储在刷新地址寄存器38中的地址来刷新存储库18中的相应的存储位置，且也将所述地址提供给寄存器36以供存储。

将正被刷新的存储位置的地址经由存储器10中的寄存器36提供给存储器控制器16。刷新地址逻辑32接着能够确保用于存取存储器10的来自地址队列30的地址不与正被刷新的存储位置冲突。因此，在自动刷新模式下可与刷新操作同时对存储器进行存取。

图4说明存储器控制器和存储器的另一实施例。如图4所示，将行地址12a和库地址12b两者均从刷新地址寄存器12载入到可读寄存器14中。存储器控制器16接着从可读寄存器14中读取行地址12a和库地址12b。存储器控制器16也将行地址12a和库地址12b存储在与存储器控制器16关联的存储寄存器20中。以下将进一步描述存储寄存器20的目的。

图5A和5B分别进一步说明图4所示的易失性存储器10和存储器控制器16的实施例。如图5A和5B所示，存储器控制器16可包含地址队列50、刷新地址逻辑52、刷新时钟54和存储寄存器56；且存储器10可包含刷新地址寄存器60、第一和第二多路复用器58、62、RAS产生器64、刷新时钟66和许多存储库18。

存储器10与存储器控制器16彼此相互作用如下。地址队列50用于存储将要用于存取存储库18的许多地址。刷新地址逻辑52控制用于存取存储器10的来自地址队列50的地址序列。对于用于存取存储器的每一地址，刷新地址逻辑32也产生RAS 54以在存储器10中打开新的行或页(如果需要)，并产生CAS(列地址选通)以存取地址所指示的列。

在存储器控制器16期望引导存储器10进入自刷新模式的情况下，存储器控制器16经由自动/自刷新模式信号68向存储器10提供适当信号。当发布指示将要启始自刷新模式的自动/自刷新模式信号68时，存储器控制器16也将存储在存储寄存器56中的地址作为外部刷新地址78输出到存储器10。存储器10接着可将外部刷新地址78载入到刷新地址寄存器60中。当接收到指示将要启始自刷新模式的自动/自刷新模式信号68时，使用刷新时钟66来提供刷新命令以控制刷新地址寄存器60并驱动RAS产生器64。因此，在自刷新模式期间，刷新地址寄存器60周期性地递增以经由第一多路复用器58提供针对将要刷新的存储位置的地址。另外，由来自刷新地址寄存器60的地址指定的存储位置被来自RAS产生器64的RAS经由第二多路复用器62而刷新。

存储器控制器16也可经由自动/刷新模式信号46引导存储器10进入自动刷新模式。在存储器控制器16引导存储器10从自刷新模式转变为自动刷新模式的情况下，将存储在刷新地址寄存器60中的地址提供给存储器控制器16中的存储寄存器56。在自刷新模式结束时，应注意，刷新地址寄存器60含有存储库18中最近刷新的存储位置的地址。通过使存储器控制器16在自动刷新模式开始时可用这一地址，存储器控制器可引导在自动刷新模式下对特定存储位置执行后续刷新操作，如下文将进一步描述。

在存储寄存器56载入有最近刷新的存储位置的情况下，存储器控制器16可不仅使用其自身的刷新时钟54产生自动刷新命令信号70而且控制刷新操作的地址。在这一特定配置中，由刷新时钟54产生的自动刷新命令信号70用于递增存储寄存器56以获得将被刷新的下一存储位置。也将自动刷新命令信号70提供给存储器10。将存储寄存器56的输出提供给存储器10以控制刷新操作的存储位置。存储器10中的多路复用器58、62可用于将来自存储寄存器56的地址以及来自刷新时钟54的自动刷新命令信号70提供给存储器10。

另外，也将外部刷新地址78提供给刷新地址逻辑52。刷新地址逻辑52接着能够确保用于存取存储器10的来自地址队列50的地址不与正被刷新的存储位置冲突。因此，在自动刷新模式中可与刷新操作同时对存储器进行存取。伴随着来自地址队列的每一地址的是存取存储器10的外部RAS和CAS 74、76。

在自动刷新模式结束时，存储在存储寄存器56中的地址(表示最近刷新的存储位置)可载入到存储器10中的刷新地址寄存器60中。通过使这一地址可用，存储器控制器16可安全地引导存储器10进入自刷新模式，从而确保原本接下来在自动刷新模式下刷新的存储位置接下来在自刷新模式下被刷新。

结合本文揭示的实施例而描述的方法或算法可以控制逻辑、编程指令或其它指示的形式直接实施于硬件中、可由处理器执行的软件模块中或两者的组合中。软件模块可驻存在RAM存储器、快闪存储器、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、抽取式磁盘、CD-ROM，或此项技术中己知的任何其它形式的存储媒介中。存储媒介可耦合到处理器以使得处理器可从存储媒介读取信息和将信息写入到存储媒介中。或者，存储媒介可与处理器成为一体。

提供上述对所揭示实施例的描述旨在使所属领域的技术人员能够制造或使用本发明。所属领域的技术人员将容易了解对这些实施例的各种修改，且在不脱离本发明的精神或范围的情况下可将本文界定的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明不希望被限定于本文展示的实施例，而是符合与权利要求书一致的全部范围，其中除非明确如此规定，否则以单数形式提及一元件并不希望意味着“一个和仅仅一个”，而是意味着“一个或一个以上”。本揭示案全文中描述的各种实施例的元件的已为所属领域的技术人员所知晓或随后将知晓的结构和功能等效物均以引用的方式明确地并入本文中且希望由权利要求书涵盖。此外，不论权利要求书中是否清楚地陈述所揭示的内容，本文所揭示的内容均不希望专用于公众。除非使用短语“用于…的构件”来明确地陈述元件或在方法项的情况下使用短语“用于…的步骤”来陈述元件，否则将不属于在35 U.S.C.第112条第六款下解释所主张的元件。

Claims (35)

1.一种存储器系统，其包括：

一存储器，其经配置以在一自刷新模式和一自动刷新模式下操作，所述存储器具有复数个存储位置；和

一存储器控制器，其经配置以在所述自动刷新模式下在所述存储位置中的一第二者正刷新的同时存取所述存储位置中的一第一者。

2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述存储器包括复数个存储库，所述存储位置中的所述第一者位于所述存储库的一第一者中，且所述存储位置中的所述第二者位于所述存储库的一第二者中。

3.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述存储器进一步包括一刷新地址寄存器，其经配置以在所述自刷新模式下依次经过复数个存储地址，所述存储地址的每一者对应于将要在所述自刷新模式下刷新的所述存储位置中的一者，且其中所述存储器控制器可对所述刷新地址寄存器进行存取。

4.根据权利要求3所述的存储器系统，其中所述存储器进一步包括一耦合到所述刷新地址寄存器的可读寄存器，所述存储器控制器可通过所述可读寄存器对所述刷新地址寄存器进行存取。

5.根据权利要求4所述的存储器系统，其中所述可读寄存器包含所述刷新地址寄存器。

6.根据权利要求3所述的存储器系统，其中所述存储器进一步经配置以在所述自动刷新模式下操作时使用所述刷新地址寄存器中的所述地址。

7.根据权利要求6所述的存储器系统，其中所述存储器控制器进一步经配置以在所述自动刷新模式下将一自动刷新命令提供给所述存储器，且所述存储器进一步经配置以响应于所述自动刷新命令而改变所述刷新地址寄存器中的所述地址。

8.根据权利要求3所述的存储器系统，其中所述存储器控制器进一步包括一寄存器，其经配置以当从所述自刷新模式转变为所述自动刷新模式时从所述刷新地址寄存器载入所述地址。

9.根据权利要求8所述的存储器系统，其中所述存储器控制器寄存器进一步经配置以在所述自动刷新模式下依次经过复数个地址，并使用所述存储器控制器寄存器中的所述地址来在所述自动刷新模式下刷新所述存储器。

10.根据权利要求9所述的存储器系统，其中所述存储器控制器进一步经配置以当从所述自动刷新模式转变为所述自刷新模式时将所述存储器控制器寄存器中的所述地址提供给所述存储器。

11.根据权利要求10所述的存储器系统，其中所述存储器进一步经配置以将从所述存储器控制器接收到的所述地址载入到所述刷新地址寄存器中。

12.一种刷新具有一自刷新模式和一自动刷新模式的存储器的方法，所述存储器具有复数个存储位置，所述方法包括：

向一存储器控制器提供当其在所述自动刷新模式下操作时在所述存储位置中的一第二者正被刷新的同时，对所述存储器中的所述存储位置中的一第一者进行存取。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述存储器包括复数个存储库，所述存储位置中的所述第一者位于所述存储库的一第一者中，且所述存储位置中的所述第二者位于所述存储库的一第二者中。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述存储器进一步包括一刷新地址寄存器，其经配置以在所述自刷新模式下依次经过复数个存储地址，所述存储地址的每一者对应于将要在所述自刷新模式下刷新的所述存储位置中的一者，所述方法包括：向所述存储器控制器提供对所述刷新地址寄存器中的所述地址的存取。

15.根据权利要求14所述的方法，其中通过将所述刷新地址寄存器中的所述地址载入到所述存储器中的一可读寄存器中，并将所述地址从所述可读寄存器读取到所述存储器控制器中，来对所述存储器控制器提供对所述地址进行存取。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述可读寄存器包括一模式寄存器。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述刷新地址寄存器进一步经配置以在所述自动刷新模式下依次经过复数个存储地址，所述方法进一步包括当在所述自动刷新模式下操作时使用所述刷新地址寄存器中的所述地址来刷新相应的存储位置。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：当在所述自动刷新模式下操作时将一自动刷新命令从所述存储器控制器提供给所述存储器；和响应于所述自动刷新命令而改变所述刷新地址寄存器中的所述地址。

19.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括在所述自动刷新模式开始时将所述地址从所述刷新地址寄存器载入到所述存储器控制器中的一寄存器中。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述存储器控制器进一步经配置以在所述自动刷新模式下依次经过复数个存储地址，所述方法进一步包括当在所述自动刷新模式下操作时使用所述存储器控制器寄存器中的所述地址来刷新相应的存储位置。

21.根据权利要求20所述的方法，其进一步包括从所述自动刷新模式转变为所述自刷新模式，和在所述转变期间将所述存储器控制器寄存器中的所述地址提供给所述存储器。

22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括将所述存储器从所述存储器控制器接收到的所述地址载入到所述刷新地址寄存器中。

23.一种经配置以在一自刷新模式和一自动刷新模式下操作的存储器，其包括：复数个存储库，其经配置以使得在所述自动刷新模式下一外部装置可在所述存储库中的一第二者中一个或一个以上存储位置正刷新的同时存取所述存储库中的一第一者。

24.根据权利要求23所述的存储器，其进一步包括一刷新地址寄存器，其经配置以在所述自刷新模式下依次经过复数个存储地址，所述存储地址的每一者对应于将要在所述自刷新模式下刷新的所述存储位置中的一者，所述刷新地址寄存器可由所述外部装置存取。

25.根据权利要求24所述的存储器，其进一步包括一可读寄存器，所述刷新地址寄存器可由所述外部装置通过所述可读寄存器进行存取。

26.根据权利要求25所述的存储器，其中所述可读寄存器包括一模式寄存器。

27.根据权利要求24所述的存储器，其进一步包括一选通产生器，所述选通产生器经配置以为将要刷新的所述存储位置中的每一者产生一选通，所述选通产生器在所述自刷新模式期间在内部受到控制，所述存储器进一步经配置以在所述自动刷新模式下提供对所述选通产生器的外部控制。

28.根据权利要求24所述的存储器，其进一步包括一刷新选通产生器，所述刷新选通产生器经配置以在所述自刷新模式期间为将要刷新的所述存储位置中的每一者产生一刷新选通，所述存储器进一步经配置以在所述自动刷新模式期间为将要刷新的所述存储位置中的每一者从所述外部装置接收一刷新选通。

29.根据权利要求24所述的存储器，其中所述存储器进一步经配置以在所述自动刷新模式期间从所述外部装置接收一存储地址序列，所述接收到的存储地址的每一者用于刷新所述存储位置中的一相应的存储位置。

30.根据权利要求24所述的存储器，其中所述刷新地址寄存器可从所述外部装置载入。

31.一种经配置以在一自动刷新模式和一自刷新模式下控制一具有复数个存储库的存储器之存储器控制器，所述存储器控制器包括：

一地址队列，其经配置以存储用于存取所述存储器的存储地址；和

刷新地址逻辑，其经配置以从所述地址队列接收一针对所述存储库中的一第一者的存储地址和一针对所述存储库中的一第二者的刷新地址，所述刷新地址逻辑经进一步配置以在所述存储库中的所述第一者不同于所述存储库中的所述第二者时在所述自动刷新模式下将来自所述地址队列的所述存储地址提供给所述存储器。

32.根据权利要求31所述的存储器控制器，其中所述刷新地址在所述自动刷新模式期间由一外部来源控制。

33.根据权利要求31所述的存储器控制器，其中所述刷新地址在所述自动刷新模式中在内部受到控制。

34.根据权利要求33所述的存储器控制器，其进一步包括一存储寄存器，所述存储寄存器可在一从所述自刷新模式到所述自动刷新模式的转变期间以一来自所述存储器的刷新地址来载入。

35.根据权利要求34所述的存储器控制器，其进一步包括一刷新选通产生器，所述刷新选通产生器经配置以产生一刷新选通，所述刷新选通在所述自动刷新模式期间被提供给所述存储器，且用于在所述自动刷新模式期间改变所述存储寄存器中的所述刷新地址。

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