JP7288344B2 - 半導体システム及びその動作方法 - Google Patents
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Description
プロセッサ110は、半導体システム1のホストとして動作し、メインメモリ120、第1のメモリ装置130、第2のメモリ装置140及びストレージ150が動作するために必要な多様な制御信号を提供する。
プロセッサ1から提供される多様な制御信号は、要請(request)の形態により、メインメモリ120、第1のメモリ装置130、第2のメモリ装置140及びストレージ150に提供される。例えば、プロセッサ110は、中央処理処置(CPU)、グラフィック処理装置(Graphic Processing Unit、GPU)、マルチメディアプロセッサ(Multi-Media Processor、MMP)、デジタル信号プロセッサ(Digital Signal Processor)及びアプリケーションプロセッサ(AP)等を含む。
メインメモリ120は、プロセッサ110のキャッシュとして機能できる。一般的に、メインメモリ120は、データの格納及び出力速度が高速且つ一定であるSRAM(Static RAM)、DRAM(Dynamic RAM)及びSDRAM(Synchronous DRAM)等のランダムアクセスメモリを含む。
メインメモリ120は、DIMM(Dual In-line Memory Module)のようなモジュール形態で具現できる。
プロセッサ110は、特定の演算動作を遂行するためにワークロード(work load)を第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140に割り当て、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140は、割り当てられたワークロードに対して各々マップ演算を遂行できる。第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140が遂行するマップ演算は、同種或いは異種である。プロセッサ110は、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140でマップ演算の結果に対してリデュース演算を遂行できる。
第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140は、演算動作を遂行するための演算回路を有する。第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140は、プロセッサインメモリ(Processor In Memory)又はプロセッサニアメモリ(Processor Near Memory)で具現できる。
プロセッサインメモリ又はプロセッサニアメモリは、ある演算動作を遂行するための演算回路がメモリ装置と共に単一チップに集積されることを意味する。プロセッサ110が特定のワークロードに対して演算動作を遂行する際、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140は、各々特定のワークロードの少なくとも一部に対する演算動作を各々遂行し、演算動作の結果をプロセッサ110に転送する。
プロセッサ110は、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140から転送された各々の演算動作の結果に対して演算動作をさらに遂行する。
第1のデータ格納領域131は、ストレージ150から提供されたデータを格納できる。第1のデータ格納領域131はワークロードが格納できる。ワークロードは、プロセッサ110が演算動作を遂行しようとするターゲットデータグループである。ワークロードは、第1のワークロード及び第2のワークロードを含む。
本実施形態において、第1のメモリ装置130は、ファイングレイン(fine grain)方式により、第1のデータ格納領域131に格納された第1のワークロードに対応するデータを読み出すことができる。第1の演算回路132は、ファイングレイン方式により、第1のデータ格納領域131に格納されたデータを読み出すことができる。
第2の演算回路142は、第2のワークロードに対して第2の演算動作を遂行する。第2の演算回路142は、第2のデータ格納領域141に格納されたデータを読み出して第2の演算動作を遂行する。第2の演算回路142は、第2のワークロードに対して第2の演算動作を遂行した後、第2の演算動作の結果をプロセッサ110に提供する。
本実施形態において、第1のメモリ装置130は、コースグレイン(coarse grain)方式により、第1のデータ格納領域131に格納された第2のワークロードに対応するデータを第2のメモリ装置140に出力できる。即ち、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140間でコースグレイン方式によりデータを転送できる。
メモリコントローラ111は、プロセッサ110の多様な要請を第1のメモリ装置130、第2のメモリ装置140及びストレージ150に提供される多様なコマンドに変換できる。メモリコントローラ111は、プロセッサ110の多様なリクエストをスケジューリングできる。例えば、メモリコントローラ111は、ストレージ150にリードコマンドを提供し、第1のメモリ装置130にライトコマンドを提供できる。メモリコントローラ111は、ストレージ150から出力されたデータを受信し、データを第1のメモリ装置130に転送できる。メモリコントローラ111は、第1のメモリ装置130にリードコマンドを提供し、第2のメモリ装置140にライトコマンドを提供できる。メモリコントローラ111は、第1のメモリ装置130から出力されたデータを受信し、データを第2のメモリ装置140に転送できる。メモリコントローラ111は、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140に各々リードコマンドを提供し、プロセッサ110が第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140から出力されたデータを受信する。
第2のメモリ装置140は第2の制御回路143をさらに有している。第2の制御回路143は、第2のデータ格納領域141から第2の演算回路142に出力されるデータを受信し、第2の演算回路142により演算されたデータをプロセッサ110に出力できる。また、第2の制御回路143は、プロセッサ110から第2のデータ格納領域141に対するアクセスと、第2の演算回路142から第2のデータ格納領域141に対するアクセスとを仲裁できる。
プロセッサ110は、特定のワークロードに対して演算動作を遂行するために、ストレージ150、第1のメモリ装置130及び第2のメモリ装置140に接近要請を提供する。プロセッサ110は、ストレージ150にリード要請を提供し、第1のメモリ装置130にライト要請を提供する。
ステップS21において、ストレージ150は、プロセッサ110のリード要請によって、ワークロードに対応するデータを第1のメモリ装置130に出力し、第1のメモリ装置130は、プロセッサ110のライト要請によって、ワークロードに対応するデータをストレージ150から受信して第1のデータ格納領域131に格納する。
第1のデータ格納領域131は、複数のサブ領域に区分できる。複数のサブ領域は、物理的又は論理的に区分された単位データ格納領域である。図3に示されるように、第1のデータ格納領域131は、第1から第nまでのサブ領域SDB1-SDBnを有する。第1のメモリ装置130は、ストレージ150から提供されたデータを第1から第nまでのサブ領域SDB1-SDBnに格納する。第1のワークロードに対応するデータが格納されるサブ領域は、第2のワークロードに対応するデータが格納されるサブ領域と異なるように割り当てられる。即ち、第1のワークロードに対応するデータが格納されるように割り当てられるサブ領域は、第2のワークロードに対応するデータが格納されるように割り当てられるサブ領域と重畳しない。例えば、第1のワークロードに対応するデータは、最も高い順番のサブ領域から順次低い順番のサブ領域に格納する。第2のワークロードに対応するデータは、最も低い順番のサブ領域から順次高い順番のサブ領域に格納する。例えば、第1のワークロードに対応するデータを格納するために、第nのサブ領域SDBnが優先的に割り当てられ、次に第n-1のサブ領域SDBn-1が割り当てられる。反対に、第2のワークロードに対応するデータを格納するために、第1のサブ領域SDB1が優先的に割り当てられ、順次第2のサブ領域SDB2及び第3のサブ領域SDB3が割り当てられる。例えば、第2のワークロードは、第1から第mまでのサブ領域SDB1-SDBmに格納でき、第1のワークロードは、第nから第m+1までのサブ領域SDBn-SDBm+1に格納できる。第1のメモリ装置130が演算する第1のワークロードと、第2のメモリ装置140に提供される第2のワークロードとが、互いに異なるサブ領域に格納されることで、第1のメモリ装置130は、第1のワークロード及び第2ワークロードに対応するデータが互いに衝突しないようにリード動作を遂行できる。
110 プロセッサ
130 第1のメモリ装置
140 第2のメモリ装置
150 ストレージ
Claims (18)
- プロセッサと、
該プロセッサと通信してデータを格納するストレージと、
前記プロセッサの要請によって、前記ストレージから第1のワークロード及び第2のワークロードを受信して格納し、前記第1のワークロードに対して第1の演算動作を遂行する第1のメモリ装置と、
前記プロセッサの要請によって、前記第1のメモリ装置から前記第2のワークロードを受信し、該第2のワークロードに対して第2の演算動作を遂行する第2のメモリ装置とを備える半導体システム。 - 前記第1のメモリ装置の動作速度が前記ストレージの動作速度よりも速く、前記第2のメモリ装置のデータ動作速度が前記第1のメモリ装置の動作速度よりも速い請求項1に記載の半導体システム。
- 前記ストレージが、前記第1のメモリ装置よりも大きいデータ格納容量を有し、
前記第1のメモリ装置が、前記第2のメモリ装置よりも大きいデータ格納容量を有する請求項1に記載の半導体システム。 - 前記第2のメモリ装置が、前記第1のメモリ装置よりも広い帯域幅を有する請求項1に記載の半導体システム。
- 前記第2のメモリ装置が遂行する前記第2の演算動作は、前記第1のメモリ装置が遂行する前記第1の演算動作よりも複雑なアルゴリズムを含む請求項1に記載の半導体システム。
- 前記第1のメモリ装置は、前記第1のワークロードに対応するデータ及び前記第2のワークロードに対応するデータを格納する第1のデータ格納領域と、前記第1のワークロードに対応する前記データに対して前記第1の演算動作を遂行する第1の演算回路とを有する請求項1に記載の半導体システム。
- 前記第2のメモリ装置は、前記第2のワークロードに対応するデータを格納する第2のデータ格納領域と、前記第2のワークロードに対応する前記データに対して前記第2の演算動作を遂行する第2の演算回路とを有する請求項6に記載の半導体システム。
- 前記第1のデータ格納領域が、複数のサブ領域を有し、
前記第1のワークロードに対応する前記データが格納される前記サブ領域と、前記第2のワークロードに対応するデータが格納される前記サブ領域とが、互いに異なるように割り当てられる請求項6に記載の半導体システム。 - 前記第1のデータ格納領域が、複数のサブ領域を有し、
前記第1のワークロードに対応する前記データが、最も高い順番の前記サブ領域から順次低い順番の前記サブ領域に格納され、前記第2のワークロードに対応するデータが、最も低い順番の前記サブ領域から順次高い順番の前記サブ領域に格納される請求項6に記載の半導体システム。 - 前記第1のメモリ装置が、前記第1の演算動作を遂行することよりも、前記第2のワークロードを前記第2のメモリ装置に出力することを優先的に遂行する請求項1に記載の半導体システム。
- 第1のワークロード及び第2のワークロードに対して演算動作を遂行するために、第1のメモリ装置がストレージから前記第1のワークロード及び前記第2のワークロードを受信して格納するステップと、
第2のメモリ装置が前記第1のメモリ装置から前記第2のワークロードに対応するデータを受信し、受信した前記データに対して第2の演算動作を遂行するステップと、
前記第1のメモリ装置が前記第1のワークロードに対して第1の演算動作を遂行するステップとを含む半導体システムの動作方法。 - 前記第2の演算動作は、前記第1の演算動作よりも複雑なアルゴリズムで遂行される請求項11に記載の半導体システムの動作方法。
- 前記第1のメモリ装置は前記ストレージよりも速い動作速度を有し、前記第2のメモリ装置は前記第1のメモリ装置よりも速い動作速度を有する請求項11に記載の半導体システムの動作方法。
- 前記第2のメモリ装置は、前記第1のメモリ装置よりも広い帯域幅を有する請求項12に記載の半導体システムの動作方法。
- 前記ストレージは、前記第1のメモリ装置よりも大きいデータ格納容量を有し、前記第1のメモリ装置は前記第2のメモリ装置よりも大きいデータ格納容量を有する請求項11に記載の半導体システムの動作方法。
- 前記第1の演算動作を遂行するステップは、前記第2のメモリ装置が前記第2のワークロードに対応する前記データを受信した後、前記第2の演算動作と同時に遂行される請求項11に記載の半導体システムの動作方法。
- 前記第1のメモリ装置及び前記第2のメモリ装置が前記第1の演算動作及び前記第2の演算動作の結果をプロセッサに各々転送するステップと、
前記プロセッサが前記第1の演算動作及び前記第2の演算動作の結果に対して演算動作を遂行するステップを含む請求項11に記載の半導体システムの動作方法。 - 第2のワークロードに対して第2の演算動作を遂行する積層揮発性メモリ装置と、
第1のワークロード及び前記第2のワークロードをローディングし、前記第2のワークロードを前記積層揮発性メモリ装置に提供し、前記第1のワークロードに対して第1の演算動作を遂行するストレージクラスメモリと、
前記積層揮発性メモリ装置及び前記ストレージクラスメモリに前記第1の演算動作及び前記第2の演算動作のための第1のコマンド及び第2のコマンドを提供し、外部要請に応じて前記第1の演算動作及び前記第2の演算動作の結果に対して演算動作を遂行するプロセッサとを備え、
前記ストレージクラスメモリは、前記第1の演算動作を遂行することよりも、前記第2のワークロードを前記積層揮発性メモリ装置に優先的に提供する半導体システム。
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