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Die
Erfindung betrifft eine Computereinrichtung.
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Mobile
elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise PDAs (personal digital
assistants) und andere elektronische Vorrichtungen, die mit einem Mikroprozessor
ausgerüstet
sind, weisen aus Kostengründen
typischerweise nur einen kleinen internen Speicher auf.
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Üblicherweise
werden Programminstruktionen und Daten für Anwendungen für diese
mobilen Vorrichtungen auf externen Speichervorrichtungen gespeichert,
die mit den mobilen Vorrichtungen gekoppelt werden.
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Mittels
solcher externen Speichervorrichtungen kann eine große Datenmenge
gespeichert werden, typischerweise zwischen 100 Kilobyte und 256 Megabyte.
Jedoch ist die Zugriffszeit für
die externen Speichervorrichtungen gegenüber einem internen Speicher
sehr groß.
Beispielsweise kann die Zugriffszeit für einen externen Speicher,
der in einer externen Speichervorrichtung enthalten ist, 80mal größer sein als
die Zugriffszeit eines internen Speichers in der mobilen Vorrichtung.
Auf externe Speicher, die in externen Speichervorrichtungen angeordnet
sind, wird mittels einer in der mobilen Vorrichtung integrierten Steuereinrichtung
zugegriffen. Die Steuereinrichtung kann üblicherweise mehrere Master
bedienen, wie es im Folgenden mit Bezug auf 1 erläutert
wird.
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1 zeigt eine bekannte Speicheranordnung 100.
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Eine
mobile Vorrichtung 101 ist mit einem extrenen Speicher 102 gekoppelt.
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Die
mobile Vorrichtung weist mehrere Master 103, 104, 105 auf.
Die Master 103, 104, 105 greifen mittels
einer Speichersteuereinheit 106 auf einen externen Speicher 102 zu.
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Die
Master können
beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing
unit, CPU), ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine DMA (direct
memory access, direkter Speicherzugriff)-Einheit oder Ähnliches
sein.
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Da
wie erwähnt
die Zugriffszeit auf den externen Speicher 102 sehr hoch
sein kann, beispielsweise 100ns, ist in diesem Beispiel jeder Master 103, 104, 105 jeweils
mit einem Zwischenspeicher (Cache) 107, 108, 109 ausgestattet.
Die Zwischenspeicher 107, 108, 109 weisen
typischerweise eine geringe Zugriffszeit auf, beispielsweise 10ns,
wodurch durch Zwischenspeicherung ein insgesamt schnellerer Zugriff
auf Daten, die in dem externen Speicher 102 gespeichert
sind, erreicht wird.
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Die
Zwischenspeicher 107, 108, 109 können jedoch
nur schlecht mit dem externen Speicher zusammenarbeiten, da beispielsweise
der Bus, mittels welchem der externe Speicher 102 mit der
mobilen Vorrichtung 101 gekoppelt ist, inkompatibel (beispielsweise
hinsichtlich der Busbreite) mit dem von den Zwischenspeichern 107, 108, 109 zur
Kommunikation mit der Speichersteuereinheit 106 verwendeten
Bus ist.
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Aufgrund
einer Lizenzvereinbarung könnte einem
Hersteller der mobilen Vorrichtung 101 es verboten sein,
die Zwischenspeicher 107, 108, 109 an den
Bus, mittels welchem der externe Speicher 102 mit der mobilen
Vorrichtung 101 gekoppelt ist, anzupassen.
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Ferner
können
Probleme auftreten, wenn mehrere der Master 103, 104, 105 auf
dieselben Daten im externen Speicher 102 zugreifen und
diese gegebenenfalls verändern.
In diesem Fall muss ein Master 103, 104, 105,
auf Daten, die von einem anderen Master 103, 104, 105 zuvor
verändert
werden warten, d.h. warten, bis die Daten aus dem jeweiligen Zwischenspeicher 107, 108, 109 des
Masters, der die Daten verändert
hat, in den externen Speicher 102 zurückgespeichert werden. Dabei
geht insbesondere der durch die Verwendung eines Zwischenspeichers 107, 108, 109 erreichte
Geschwindigkeitsvorteil hinsichtlich des Zugriffs auf den externen
Speicher 102 verloren.
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Weitere
Geschwindigkeitsnachteile entstehen, wenn aus einem Grund ein Cache-Flush
durchgeführt
wird, d.h. die in einem Zwischenspeicher 107, 108, 109 gespeicherten
Daten in den externen Speicher 102 geschrieben werden.
Solche Cache-Flushes
können
beispielsweise von dem Betriebssystem der mobilen Vorrichtung 101,
beispielsweise Windows Mobile, veranlasst werden, da für die Dauer des
Cache-Flushes nicht anderweitig auf den externen Speicher 102 zugegriffen
werden kann.
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Der
Erfindung liegt das Problem zugrunde, die obigen Nachteile auszuräumen und
insbesondere eine Anordnung zu schaffen, die einen effizienten Zugriff
mehrerer Master auf einen Speicher ermöglicht.
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Das
Problem wird durch die Computereinrichtung mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
gelöst.
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Es
wird eine Computereinrichtung mit einer Mehrzahl von Systemkomponenten,
einem Speicher und einem Zwischenspeicher bereitgestellt, wobei jede
der Mehrzahl von Systemkomponenten mit dem Speicher gekoppelt ist
und eingerichtet ist zum Lesezugriff und/oder Schreibzugriff auf
den Speicher. Der Zwischenspeicher weist jeweils mindestens eine Schnittstelle
zu jeder der Mehrzahl von Systemkomponenten auf, wobei jede der
Mehrzahl von Systemkomponenten eingerichtet ist, mittels der Schnittstelle
auf den Zwischenspeicher zuzugreifen. Der Zwischenspeicher ist mit
dem Speicher gekoppelt und ist eingerichtet zum Zwischenspeichern
von in dem Speicher gespeicherten oder zu speichernden Daten im
Rahmen von Datentransfers zwischen der Mehrzahl von Systemkomponenten
und dem Speicher.
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Anschaulich
kann eine der Erfindung zu Grunde liegende Idee darin gesehen werden,
dass nicht jede der Systemkomponenten (anschaulich Master des Speichers)
mit einem eigenen Zwischenspeicher (Cache) versehen wird, sondern
ein gemeinsamer Zwischenspeicher für die Systemkomponenten zum
Zugriff auf den Speicher vorgesehen ist. Entsprechend weist der
Zwischenspeicher eine Schnittstelle, anders ausgedrückt einen
Port, für
jede der Systemkomponenten auf.
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In
einer Ausführungsform
weist der Zwischenspeicher beispielsweise eine dedizierte Kommunikationsverbindung,
das heißt
einen dedizierten Computer-Bus, zu jeder der Systemkomponenten auf.
Das heißt,
dass die Systemkomponenten mit dem Zwischenspeicher nicht über einen
gemeinsamen Computer-Bus kommunizieren.
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In
einer anderen Ausführungsform
sind die Systemkomponenten mittels eines gemeinsamen Computer-Busses
mit dem Zwischenspeicher gekoppelt.
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Die
Systemkomponenten sind Komponenten einer mobilen Vorrichtung, wie
beispielsweise einem Laptop, einem PDA (personal digital assisstant)
oder einem Mobilfunk-Teilnehmergerät.
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Entsprechend
sind die Systemkomponenten beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit (central
processing unit, CPU), ein digitaler Signalprozessor oder eine Einheit
für direkten
Speicherzugriff, d.h. eine DMA (direct memory access)-Einheit.
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Der
Speicher ist beispielsweise ein externer Speicher, der mit der mobilen
Vorrichtung gekoppelt ist.
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Die
Verwendung eines gemeinsamen Zwischenspeichers für die Mehrzahl von Systemkomponenten
ermöglicht
eine kostengünstige
Anpassung an den Speicher oder an den Bus, mittels welchem der Zugriff
der Systemkomponenten auf den Speicher erfolgt.
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Beispielsweise
kann die Breite der Speicherzeilen des Zwischenspeichers an die
Breite des Busses angepasst sein, so dass eine Speicherzeile des Zwischenspeicher
mittels eines einzigen Zugriffs auf den Speicher geladen werden
kann.
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Ferner
kann der Zwischenspeicher so eingerichtet sein, dass er Speicherzeilen
oder Speicherspalten aus dem Speicher lädt, je nachdem, welche Zugriffsart
der Speicher besser unterstützt.
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Anschaulich
werden lange Zugriffszeiten am Ursprung, dem Speicher, der langen
Zugriffszeiten vermieden, durch Verwendung eines Zwischenspeichers,
der speziell an den Speicher (und/oder Bus) angepasst ist.
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Anschaulich
wird eine Optimierung des Zugriffs auf den Speicher durchgeführt, das
heißt,
der Zwischenspeicher ist so eingerichtet, dass der Zugriff auf den
Speicher durch die Mehrzahl von Systemkomponenten hinsichtlich Zugriffszeit
und/oder Datendurchsatzrate optimiert erfolgt.
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Die
Kopplung zwischen dem Zwischenspeicher und dem Speicher erfolgt
beispielsweise mittels einer Standard-Schnittstelle, das heißt einer üblichen Schnittstelle.
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Wie
erwähnt
ist es gemäß dem Stand
der Technik nicht ohne Weiteres möglich, dass ein Zwischenspeicher
einer Systemkomponente, das heißt der
Zwischenspeicher, den eine Systemkomponente aufweist (beispielsweise
ein Level 1-Cache einer CPU), an den Speicher und/oder an den Bus
angepasst wird. Beispielsweise kann dies eine Lizenzvereinbarung
verbieten oder die Anpassung sehr aufwändig oder sogar unmöglich sein.
Ferner wäre
für die
Anpassung der Zwischenspeicher aller Systemkomponenten ein erheblicher
(Kosten-) aufwand erforderlich.
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Bei
Verwendung der bereitgestellten Computereinrichtung tritt ferner
das oben geschilderte Problem nicht auf, das entsteht, wenn eine
der Systemkomponenten Daten verändert
und eine andere Systemkomponente darauf warten muss, bis die veränderten
Daten in den Speicher zurückgeschrieben werden,
wofür eine
große
Anzahl von Taktzyklen erforderlich ist. Bei der bereitgestellten
Computereinrichtung verändert
eine Systemkomponente die Daten in dem (gemeinsamen) Zwischenspeicher
und eine andere Systemkomponente kann auf die veränderten
Daten unmittelbar zugreifen, ohne dass ein Zugriff auf den Speicher
durchgeführt
werden muss. Dies führt
zu einem erheblichen Geschwindigkeitsgewinn, anschaulich wird der
parallele Zugriff der Systemkomponenten auf die im Speicher gespeicherten Daten
verbessert.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Es
ist bevorzugt, dass die Computereinrichtung ferner eine Speicherzugriffseinheit
aufweist, die zwischen die Mehrzahl von Systemkomponenten und den
Speicher geschaltet ist und mittels welcher die Lesezugriffe und/oder
Speicherzugriffe der Mehrzahl von Systemkomponenten durchgeführt werden.
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Vorzugsweise
wird der Zwischenspeicher von der Speicherzugriffseinheit verwaltet.
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Anschaulich
ist der Zwischenspeicher vorzugsweise ein Teil der Speicherzugriffseinheit.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass die Mehrzahl von Systemkomponenten jeweils
mittels eines Computer-Busses mit dem Speicher gekoppelt sind und dass
der Zwischenspeicher an diese Computer-Busse angepasst ist.
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Beispielsweise
kann der Zwischenspeicher, beziehungsweise eine Steuerungseinheit
des Zwischenspeichers, etwa die Speicherzugriffseinheit, mit den
Arbitrierungseinheiten (Bus-Arbiter)
der Computer-Busse gekoppelt sein und Informationen von diesen enthalten,
beispielsweise ob die jeweilige Systemkomponente auf den jeweiligen
Computer-Bus aktuell zugreift. Auf diese Weise ist es möglich, dass dem
Zwischenspeicher bzw. der Steuerungseinheit stets bekannt ist, welche
Systemkomponenten auf den Zwischenspeicher zugreift und/oder auf
welchen Bereich des Zwischenspeichers die Systemkomponenten zugreifen
(wollen). Somit lassen sich Konflikte, die bei Zugriff mehrerer
Systemkompontenten entstehen, leicht auflösen.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass der Zwischenspeicher an den Speicher
angepasst ist.
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Vorzugsweise
ist der Zwischenspeicher an die Datenwortbreite des Speichers angepasst.
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Der
Zwischenspeicher kann in Hinblick darauf an den Speicher angepasst
sein, dass die Speicherzeilenbreite des Zwischenspeicher so groß (oder auch
größer) wie
die Speicherzeilenbreite des Speichers ist. Somit kann eine komplette
Speicherzeile (oder auch mehrere komplette Speicherzeilen) aus dem
externen Speichers in eine Speicherzeile des Zwischenspeichers geladen
werden.
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Ferner
kann der Zwischenspeicher in Hinblick auf die Refresh-Rate an den Speicher
angepasst sein.
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Der
Zwischenspeicher ist vorzugsweise ein n-Set-assoziativer Cache,
ein vollassoziativer Cache oder ein Direct-Mapped-Cache.
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Der
Speicher ist vorzugsweise ein SRAM (static dynamic access memory),
ein SDRAM (synchronic dynamic random access memory), ein EPROM (erasable
programmable read only memory) oder ein EEPROM (electrically erasable
programmable read only memory).
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In
einer Ausführungsform
ist der Speicher gegenüber
den Systemkomponenten und dem Zwischenspeicher extern. Das heißt, die
Systemkomponenten und der Zwischenspeicher (der somit intern ist)
befinden sich in einem Gehäuse,
das mit einem anderen Gehäuse
gekoppelt ist, beispielsweise mittels einer Steckverbindung gemäß USB (Universal Serial
Bus), das den Speicher enthält.
Der Speicher ist somit anschaulich eine selbständige Speichereinheit.
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Es
ist ferner bevorzugt, dass der Zwischenspeicher an das Betriebssystem
der Computereinrichtung angepasst ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren
näher erläutert.
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1 zeigt
eine bekannte Speicheranordnung.
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2 zeigt
eine Speicheranordnung gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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3 zeigt
eine Speicheranordnung gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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2 zeigt
eine Speicheranordnung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Eine
mobile Vorrichtung 201 weist einen ersten Master 202,
einen zweiten Master 203 und einen dritten Master 204 auf.
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Die
mobile Vorrichtung 201 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein PDA (personal digital assistant), ein tragbarer
Computer (Laptop) oder ein Mobilfunk-Teilnehmergerät. Die Master 202, 203, 204 sind
Systemkomponenten der mobilen Vorrichtung 201, gemäß diesem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine zentrale Verarbeitungseinheit (central processing
unit, CPU), ein digitaler Signalprozessor oder eine Einheit für direkten Speicherzugriff,
d.h. eine DMR (direct memory access)-Einheit.
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Die
mobile Vorrichtung 201 weist ferner eine Speichersteuereinheit
(memory controller) 205 auf. Die Speichersteuereinheit 205 ist
mit einem gegenüber
der mobilen Vorrichtung 201 externen Speicher 208 mittels
eines Datenbusses 206 gekoppelt (ein entsprechender Steuerbus
ist nicht gezeigt).
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Die
Speichersteuereinheit 205 weist einen Zwischenspeicher
(Cache) 207 auf. Mittels der Speichersteuereinheit 205 können die
Master 202, 203, 204 auf den Speicher 208 zugreifen,
d.h. Daten in dem Speicher 208 speichern oder Daten aus
dem Speicher 208 lesen.
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Der
externe Speicher 208 ist beispielsweise ein SRAM (static
dynamic access memory), ein SDRAM (synchronic dynamic random access
memory), ein EPROM (erasable programmable read only memory) oder
ein EEPROM (electrically erasable programmable read only memory).
Entsprechend der Ausgestaltung des Speichers 202 können die
Master 202, 203, 204 gegebenenfalls nur
Daten aus dem Speicher 208 lesen und nicht Daten in dem
Speicher 208 speichern.
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Die
Speichersteuereinheit 205 ist entsprechend dem Speicher 208 ausgestaltet,
und ist dementsprechend beispielsweise eine Zugriffseinheit für einen
SDRAM-Speicher oder ein Flash-Controller.
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Der
externe Speicher 208 und die Speichersteuereinheit 205 sind
entsprechend der jeweiligen Ausgestaltung miteinander gekoppelt,
beispielsweise mittels eines Kabels, das die Datenübertragung
von einem SDRAM und an ein SDRAM ermöglicht, gemäß USB (Universal Serial Bus)
oder anderer Schnittstellen-Standards.
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Mittels
des Zwischenspeichers 207 werden die Zugriffszeiten für den Zugriff
der Master 202, 203, 204 auf den Speicher 208 verringert.
Beispielsweise werden Daten, die von den ersten Master 202 aus dem
Speicher 208 gelesen werden, in dem Zwischenspeicher 207 abgelegt,
sodass bei einem erneuten Lesen der Daten durch einen der Master 202, 203, 204 die
Zugriffszeit auf die Daten erheblich verringert ist.
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Der
Schreibzugriff der Master 202, 203, 204 auf
in dem Zwischenspeicher 207 gespeicherte Daten wird beispielsweise
im Write-Back-Verfahren oder im Write-Through-Verfahren durchgeführt. Der Zwischenspeicher 207 ist
ein vollassoziativer Cache, ein Direct-Mapped-Cache oder ein N-Set-assoziativer
Cache.
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Die
Master 202, 203, 204 sind beispielsweise gemäß einer
System-on-Chip (SoC)-Architektur ausgestaltet. In dem Speicher 208 können beliebige
Daten und Programminstruktionen gespeichert werden. Beispielsweise
enthält
der Speicher 208 die Programminstruktionen einer Applikation
und Daten, die im Rahmen der Applikation, die von einem der Master 202, 203, 204 ausgeführt wird,
verarbeitet werden.
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Der
erste Master 202 greift mittels eines ersten Ports 209 des
Zwischenspeichers 207 auf den Zwischenspeicher 207 zu.
Der zweite Master 203 greift mittels eines zweiten Ports 210 auf
den Zwischenspeicher 207 zu und der dritte Master 204 greift mittels
eines dritten Ports 211 auf den Zwischenspeicher 207 zu.
Der Zwischenspeicher 207 weist somit mehrere Ports 209, 210, 211 auf.
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In
einer anderen Ausführungsform
greifen die Master 202, 203, 204 mittels
eines gemeinsamen Computer-Busses auf den Zwischenspeicher 207 zu, der
eine Schittstelle zu dem gemeinsamen Computer-Bus aufweist.
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Der
Zwischenspeicher 207 ist in Hinblick auf den Speicher 208 optimiert
eingerichtet, das heißt
an den Speicher 208 angepasst. Beispielsweise werden entsprechend
der Ausgestaltung des Speichers 208 Speicherzeilen des
Speichers 208 oder Speicherspalten des Speichers 208 in
den Zwischenspeicher 207 zwischengespeichert. Außerdem ist
die Größe der Datenblöcke, die
in dem Zwischenspeicher 207 bei einem Lesezugriff eines
der Master 202, 203, 204 auf den Speicher 208 in
den Zwischenspeicher 207 gespeichert werden, an den Speicher 208 angepasst.
Weist der Speicher 208 beispielsweise eine Speicherzellenbreite
von 4 Datenwörtern
auf, so könnte
entsprechend bei einem Zugriff eines der Master 202, 203, 204 auf
eine Speicherzeile in dem Speicher 208 die gesamte Speicherzeile,
in der das (Daten-)Wort enthalten ist, in dem Zwischenspeicher 207 gespeichert
werden.
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Ferner
kann der Zwischenspeicher 207 in Hinblick auf den Computerbus 206 optimiert
sein, das heißt
an den Computerbus 206 angepasst sein. Beträgt die Busbreite
des Busses 206 beispielsweise zwei Datenworte, so können bei
einem Lesezugriff eines der Master 202, 203, 204 auf
ein Datenwort, dass im Speicher 208 gespeichert ist, genau
zwei Datenworte, beispielsweise das Datenwort, auf das zugegriffen
wird, und das in dem Speicher 208 benachbarte Datenwort
mittels des Busses 206 in den Zwischenspeicher 207 übertragen
werden.
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Ferner
kann der Zwischenspeicher 207 im Hinblick auf das Betriebssystem
der mobilen Vorrichtung 201 optimiert eingerichtet sein
und die Speichersteuereinheit 205 mit dem Betriebssystem
abgestimmt sein, sodass beispielsweise Flush- Prozesse, d.h. Prozesse, bei denen der
gesamte. Inhalt des Zwischenspeichers 207 in den Speicher 208 zurückgeschrieben
wird, und Stall-Prozesse, d.h. Prozesse, bei denen eine gegenseitige
Blockierung beispielsweise der Master 202, 203, 204 auftritt,
vermieden werden. Die Speichersteuereinheit 205 und der
Zwischenspeicher 207 können
beispielsweise an die Besonderheiten eines offenen Betriebssystems,
wie beispielsweise Linux, angepasst sein.
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Beispielsweise
könnte
das Betriebssystem die Besonderheit aufweisen, dass es bei bestimmten Gelegenheiten
veranlasst, dass der Inhalt des Zwischenspeichers oder ein Teil
des Zwischenspeichers in den externen Speicher zurückgeschrieben
wird und dass dieses Zurückschreiben
nach einem bestimmten Muster, das heißt beispielsweise gemäß einer
bestimmten Reihenfolge der Speicherzellen, erfolgt. Die Speichersteuereinheit 205 könnte dieses Zurückschreiben
nach dem Muster, das spezifisch für das Betriebssystem ist, unterstützen, so
dass das Zurückschreiben
effizient durchgeführt
werden kann.
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Ferner
ist die Speichersteuereinheit 205 eingerichtet, die Kohärenz des
Zwischenspeichers 207 (Cache-Coherency) zu gewährleisten.
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Die
Speichersteuereinheit 205 kann ferner so eingerichtet sein
bzw. so gesteuert werden, dass die Datendurchsatzrate im Rahmen
einer Applikation, die auf der mobilen Vorrichtung 204 ausgeführt wird,
optimiert wird. Ist das Betriebssystem der mobilen Vorrichtung 201 ein
Echtzeit-Betriebssystem (real time operating system, RTOS) kann
die Speichersteuereinheit 205 so eingerichtet sein, dass
sie die Echtzeitfähigkeit
des Betriebssystems auch bei Speicherzugriffen auf den Speicher 208 erhält. Ferner kann
die Speichersteuereinheit 205 Treiberaufgaben übernehmen
und beispielsweise Speicherzugriffsbefehle der Master 202, 203, 204 in
entsprechende Instruktionen an den Speicher 208 umwandeln.
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Anschaulich übernimmt
die Speichersteuereinheit 205 eine Vielzahl der Aufgaben,
die den Zugriff auf den Speicher 208 im Rahmen einer Applikation
betreffen.
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3 zeigt
eine Speicheranordnung 300 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Analog
zu 2 ist eine Speichersteuereinheit 301,
die beispielsweise in einer mobilen Vorrichtung (nicht gezeigt)
angeordnet ist, mit einem gegenüber
der mobilen Vorrichtung externen Speicher 302 gekoppelt.
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Analog
zu oben weist die Speichersteuereinrichtung einen Zwischenspeicher 303 auf.
Der Zwischenspeicher 303 weist eine Mehrzahl von Ports 304 auf,
mittels welcher der Zwischenspeicher mit einer Mehrzahl von Mastern 306, 307 gekoppelt
werden kann. Im Unterschied zu der mit Bezug auf 2 beschriebenen
Ausführungsform
weist die Speichersteuereinheit einen weiteren Port 305 auf,
der anschaulich gesprochen direkt mit dem Speicher 302 gekoppelt
ist, d.h. nicht mittels des Zwischenspeichers 303 mit dem
Speicher 302 gekoppelt ist.
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Der
weitere Port 305 kann beispielsweise verwendet werden,
um einen der Master 307 mit dem Speicher 302 zu
koppeln, ohne den Cache 303 zu verwenden. Dies kann beispielsweise
gewünscht sein,
wenn der Master 307 über
einen internen Cache verfügt
oder eine geringe Zugriffszeit des Masters 307 auf den
Speicher 302 nicht erforderlich ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
verfügen die
Master 306, 307, die mittels der Ports 304 mit
der Speichersteuereinheit 301 gekoppelt sind, zusätzlich über eigene
Zwischenspeicher. Beispielsweise könnte ein Master 306, 307 ein
Mikroprozessor sein, der über
einen Level 1-Cache verfügt.
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Im
Weiteren wird an einem Beispiels erläutert, wie die Zugriffszeit
für einen
Speicherzugriff auf einen Speicher durch Verwendung einer Speichersteuereinheit
gemäß 2 oder 3 reduziert
werden kann.
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Ohne
die Verwendung eines Zwischenspeichers gilt für die Zugriffszeit, ausgedrückt in Taktzyklen,
für einen
Speicherzugriff die einfache Formel per(ohne
Cache) = ExternalMemoryCycleswobei ExternalMemoryCycles die
Anzahl der Taktzyklen bezeichnet, die für einen Speicherzugriff auf
den Speicher erforderlich sind.
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Bei
Verwendung einer Speichersteuereinheit, die wie beispielsweise in 2 dargestellt
ist, einen Zwischenspeicher aufweist, gilt für die effektive Zugriffszeit
bei einem Speicherzugriff auf den Speicher die Formel: per(mit Cache) = Hitrate·1 Taktzyklus + (1 – Hitrate)· ExternalMemoryCycleswobei
ExternalMemoryCycles wie oben die für einen Speicherzugriff auf
den Speicher erforderliche Anzahl von Taktzyklen bezeichnet und
Hitrate die Wahrscheinlichkeit bezeichnet, mit der Daten, auf die
zugegriffen wird, in dem Zwischenspeicher gespeichert sind. Dabei
wird angenommen dass die Zugriffszeit für einen Zugriff auf den Zwischenspeicher
einen Taktzyklus beträgt,
was bei einem geeigneten Zwischenspeicher realistisch ist.
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Wird
beispielsweise eine realistische Hitrate von 90% angenommen und
ExternalMemoryCycles = 50 Taktzyklen vorausgesetzt, so ergeben sich
folgende Werte: per(ohne Cache) = 50 Taktzyklen per(mit Cache) = 0,9·1 Taktzyklen + (1 – 0,9)·50 Taktzyklen
= 5,9 Taktzyklen
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- 100
- Speicheranordnung
- 101
- mobile
Vorrichtung
- 102
- externer
Speicher
- 103–105
- Master
- 106
- Speichersteuereinheit
- 200
- Speicheranordnung
- 201
- mobile
Vorrichtung
- 202–204
- Master
- 205
- Speichersteuereinheit
- 207
- Zwischenspeicher
- 208
- externer
Speicher
- 209–211
- Ports
- 300
- Speicheranordnung
- 301
- Speichersteuereinheit
- 302
- externer
Speicher
- 303
- Zwischenspeicher
- 304,
305
- Ports
- 306,
307
- Master