KR20030004419A - 비휘발성 메모리를 버퍼링하기 위한 휘발성 메모리의 사용 - Google Patents

비휘발성 메모리를 버퍼링하기 위한 휘발성 메모리의 사용 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코드가 CPU와 같은 실행 엔티티(12)에 의해 실행될 수 있도록, 플래쉬, EEPROM 또는 NAND어레이 같은 비휘발성 메모리(14)로 부터 코드 전송을 이네이블하기 위한 시스템을 제공한다. 본 발명은 주로 비교적 저가의 비휘발성 구성요소로 구성되어, 고효율 실행가능 코드 저장 시스템을 이네이블하도록, SRAM같은 소량의 휘발성 메모리(10)를 다량의 비휘발성 메모리에 연결한다.

Description

비휘발성 메모리를 버퍼링하기 위한 휘발성 메모리의 사용{USING VOLATILE MEMORY TO BUFFER NON-VOLATILE MEMORY}
상이한 타입의 메모리를 분류하는 방식중의 하나는 코드를 직접 실행하는 기능에 의한다. 메모리 디바이스로 부터 직접 코드를 실행하는 기능은 대개 메모리 디바이스로 부터 아래의 특성을 요구한다:
1. 주소 버스, 데이터 버스 및 다소 많은 제어 신호(판독 및 기록 가능 등)를 포함하는 표준 메모리 인터페이스. 실행 엔티티(CPU, 컨트롤러 등)는 (주소 버스의 신호를 제공함으로써)요구된 코드의 주소를 결정하고, (요구된 제어 신호를 제공함으로써)주어진 사이클을 실행하고, 요구된 코드가 짧은 주기의 시간(몇 ns에서 몇백 ns까지의 범위)후에 데이터 버스에 나타날 것을 예상한다.
2. 메모리 디바이스의 전체 메모리 공간의 완전 가시성. 이것은 실행 엔티티가 주소값을(디바이스의 메모리 공간 내의) 임의의 유효한 상태로 변경할 수 있고 동일한 주기의 딜레이후에 요구된 코드를 획득함을 의미한다. 이러한 행동은 또한 랜덤 액세스 기능으로 알려져 있다.
상기 특성을 가지고 있지 않은 메모리 디바이스는 실행가능 메모리로서 사용될 수 없다. 전체 메모리 공간의 완전 가시성에 대한 요구조건은 실제로 메모리 디바이스의 내부 구조를 지시하고 각각의 메모리 셀이 임의의 딜레이 없이 직접 호스트 시스템에 접속될 것을 요구한다.
상기 구조는 디바이스 내부에 다량의 라우팅 신호를 요구한다. 이러한 라우팅 신호는 실리콘 공간을 채우고 따라서 디바이스를 보다 고가화하게 한다. 산업계에서 채택되는 견해는 메모리 디바이스의 랜덤 액세스의 요구조건이 보다 고가의 디바이스로 유도된다는 것이다.
비실행 메모리의 예가 NAND플래시 메모리이다. 이러한 디바이스는 코드 실행외에 데이터 저장 애플리케이션같은 용도로 개발되었다. NAND플래시가 직접 코드를 실행하도록 요구하지 않는다는 사실은 상이한 타입의 내부 구조를 사용할 수 있다는 것이다. NAND플래시 구조는 각각의 위치에 직접 접근(랜덤 액세스)을 허용 하지 않는 대신에, 메모리셀에 더 복잡한 인터페이스를 제공한다. 이러한 구조는 (실행가능 메모리에서 요구되는 양보다)적은 라우팅 리소스를 요구하고 (비트당)저비용으로서 이점이 있다. 그러나 언급된 바와 같이 주된 한계는 그것이 비실행가능하다라는 것이다.
따라서 실행가능 메모리로서 사용되도록, NAND플래시 같은 비실행가능 메모리를 이네이블할 수 있는 시스템에 대한 요구가 널리 인식되어 있고 그러한 시스템을 가지는 것이 크게 유리할 수 있다.
본 발명은 (NAND플래시 메모리 같은) 비실행가능 메모리로 부터 코드 실행을이네이블하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 구현은 보다 고비용 솔루션(실행가능 메모리)이 일반적으로 요구되는 애플리케이션에서 저가의 메모리 구성요소의 사용을 가능하도록 한다.
본 발명은 비실행가능 메모리를 실행가능 메모리로서 사용하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여, 단지 예로써만 기술된다.
도 1은 본 발명에 따른 메모리 시스템의 구성요소를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따라 하나 이상의 실행가능 메모리 버퍼가 제공되는 절차 및 실행가능 버퍼에서 요구된 데이터의 가용성을 보증하기 위하여 통화중 음을 도시한 도면.
본 발명에 따라, 비실행가능 메모리로 부터 코드 실행을 이네이블하는 시스템이 제공된다. 본 발명은 고효율적인 실행가능 데이터 저장 시스템을 이네이블하기 위하여, 소량의 실행가능 메모리와 비교적 저가의 비실행가능 메모리 구성요소로 구성된 다량의 비실행가능 메모리를 조합한다.
예컨대, 시스템의 구현에는 8MB NAND플래시(비실행가능) 및 1KB의 SRAM(실행가능)을 포함할 수 있다. 부가적인 SRAM은 (비용 측면에서)무시할 수 있으나 보다 상세하게는 모든 8MB NAND플래시로 부터 실행을 이네이블한다. 이러한 숫자들은 단지 예시일 뿐이고 본 명세서를 통하여 사용될 수 있다. 임의의 다른 조합이 정확한 요구조건에 기초하여 고려되고 구현될 수 있다.
본 발명은 구성요소가 저가이고(비실행가능 메모리), 그리고 대개 훨씬 고가인 구성요소(실행가능 메모리)에 의하여 향유되는 고기능을 가지는 메모리 시스템 제작을 위하여 제공한다. 본 발명의 메커니즘은 하기된 사항을 요구한다:
1. 디바이스는 호스트 시스템(실행 엔티티)에 완전 가시성을 가진 소량의 완전 매핑된 메모리(랜덤 액세스)를 지원하여야 한다.
2. 디바이스는 실행가능 버퍼/버퍼들에서 요구된 정보의 가용성을 보증하기 위하여 알고리즘을 관리하여야 한다.
3. 디바이스는 정보가 아직 이용될 수 없을때 통화중 음(busy signal)을 공급하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 임의의 주어진 시간에 랜덤 액세스 메모리(예컨대, 1KB의 SRAM)는 비실행가능 어레이(예컨대, 8MB같은 전체 NAND용량의 소부분)로 부터 동일 크기의 메모리 용량(예컨대, 1KB)을 포함한다. 이 예에따라, 1KB의 SRAM(이것은 1KB의 NAND를 반영한다)은 실행가능으로서 작동하고 실행가능 메모리(랜덤 액세스 및 표준 메모리 인터페이스)의 요구조건을 만족한다. CPU는 SRAM 콘텐츠의 범위내에 임의의 위치를 실행할 수 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 비실행가능 메모리로 부터 실행가능 메모리까지의 데이터의 동시 다운로딩, 및 보다 많은 데이터 또는 코드 요구의 처리를 이네이블하기 위하여, 복수개의 메모리 버퍼가 제공된다.
본 발명은 실행가능 메모리 시스템에 있어서의 처리 개선에 관한 것이다. 보다 명확하게는, 본 발명은 비실행가능 메모리로 부터 코드의 실행을 이네이블하는 시스템 및 방법을 제공한다.
이하의 설명은 특정 애플리케이션 및 그 요구조건에 관하여 제공된 바와 같이 당해분야의 통상의 기술자가 발명을 제작하고 이용할 수 있도록 나타내었다. 바람직한 실시예의 다양한 변형은 관련분야 당업자에게 명백하고 여기에 정의된 일반적인 원리는 다른 실시예에서 적용될 수 있다. 따라서 본 발명은 도시되고 기술된 특정 실시예로 한정되도록 의도되지 않고 여기에서 개시된 원리 및 신규의 특징과 일치하는 최광의의 범위까지 적용된다.
본 발명은 실행가능 메모리로서 기능하도록 비실행가능 메모리의 이네이블을 위해 제공된 시스템 및 방법이다. 이러한 시스템은 보다 많은량의 비실행가능 메모리가 실행가능 메모리로서 기능할 수 있도록 보다 많은량의 비실행가능 메모리에 더하여 소량의 실행가능 메모리의 사용을 필요로한다.
예컨대, 본 발명에 따른 메모리 시스템의 구현은 8MB NAND플래쉬(비실행가능) 구성요소 및 1KB SRAM(실행가능) 구성요소를 포함할 수 있다. 부가적인 SRAM은 (비용면에서)무시할 수 있으나 보다 상세히는, 모든 8MB NAND플래쉬로 부터 실행을 이네이블한다. 이러한 숫자들은 단지 예에 불과하나 일관성을 위하여 본 명세서를 통하여 사용될 것이다. 정확한 요구조건에 기초하여 임의의 다른 조합이 고려되고 구현될 수 있다.
따라서 본 발명은 저비용, 비실행가능 구성요소 및 고기능 실행가능 메모리의 이용에 기초하여 시스템을 제작할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 시스템 및 방법의 원리 및 동작은 도면 및 이하 기술된 설명을 참조하여 보다 더 잘 이해될 수 있으나 이러한 도면은 설명의 목적으로만 제공되었고 제한하도록 의도되지는 않았다.
본 발명은 아래의 구성요소를 포함한다:
1. 코드를 실행하기 위한 CPU, 컨트롤러등과 같은 실행 엔티티;
2. 시스템 코드 및 데이터를 저장하기 위한 비실행가능 메모리 구성요소;
3. 실행가능 메모리 구성요소가 그 내부에 비실행가능 메모리 구성요소 콘텐츠의 일부분을 포함하도록 코드 실행을 위한 메모리 버퍼로서 동작하고, 실행가능 메모리 구성요소를 에뮬레이팅 및 비실행가능 메모리 구성요소로 부터 실행가능 메모리 구성요소까지 요구된 데이터의 다운로딩을 이네이블하기 위한 실행가능 메모리 구성요소.
도 1은 본 발명의 기본 체계 구성요소 및 작업흐름의 예를 도시한다. 도 1에 따라, 코드 실행 및 데이터 처리를 위한 CPU, 컨트롤러 등과 같은 실행 엔티티(12)가 제공된다. 또한 시스템 코드 및 데이터의 저장을 위하여 비실행가능 메모리 구성요소(14)가 제공된다. 이러한 비실행가능 메모리 구성요소의 예는 NAND플래시 메모리, 시리얼 EEPROM AND플래쉬 메모리 등이다. 마지막으로 본 발명의 가장 중요한 구성요소는 소량의 완전 매핑된 실행가능 메모리(10)(랜덤 액세스)이다. 이러한 실행가능 메모리는 코드 실행을 위하여 버퍼역할을 하고 호스트 시스템(실행 엔티티(12))의 완전 가시성을 가지도록 구성된다. 이러한 타입의 메모리의 예는 SRAM, NOR플래시등을 포함한다. 이러한 실행가능 메모리 구성요소(10)는 내부에 크기가 실행가능 메모리 구성요소와 같거나 작은 비실행가능 메모리 구성요소 콘텐츠(14)의 일부분을 포함하여 실행가능 메모리 구성요소를 에뮬레이팅하고 비실행가능 메모리 구성요소(14)로 부터 실행가능 메모리 구성요소(10)까지 요구된 데이터의 다운로딩을 이네이블한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 상기 예에서 기술한 바와 같이 아래의 요구조건이 만족되어야만 한다:
1. 1KB의 SRAM은 실행가능하고 그리고 실행가능 메모리의 요구조건(랜덤 액세스 및 표준 메모리 인터페이스)을 만족한다. 따라서 CPU 또는 실행 엔티티(12)는 SRAM(10)의 범위내의 임의의 위치에서 실행할 수 있다.
본 발명에 따라, 임의의 주어진 시간에, 1KB의 SRAM(10)은 NAND플래시 어레이(14)로 부터(8MB의 전체 NAND용량으로 부터)의 1KB까지 포함한다. NAND플래시 어레이(14)로 부터의 데이터는 SRAM(10)으로 다운로딩되므로 SRAM(10)내부의 데이터는 NAND플래시(14) 콘텐츠의 일부분의 복사본이다. 이러한 방식으로, SRAM(10)기능은 NAND(12)콘텐츠에 대하여 에뮬레이팅하여 SRAM(10)내부에서 NAND(12)콘텐츠가 실행가능 "되도록"이네이블한다.
2. 이 단계까지, 단지 NAND플래시의 소 부분(1KB)만이 실행가능할 수 있다. 따라서 실행 엔티티(12)의 요구조건에 따라 임의의 NAND플래시(14)콘텐츠를 포함할 수 있는 방식으로 1KB SRAM 버퍼의 제어를 이네이블하는 메커니즘을 제공하는 것이 요구된다.
3. SRAM버퍼(10)콘텐츠상에서 적당한 제어를 이네이블하도록, NAND플래시로 부터 SRAM버퍼까지 데이터의 신속한 다운로딩을 이네이블 할 뿐만 아니라 실행가능버퍼/버퍼들에서 요구된 정보의 가용성을 보증하기 위하여 구현은 다운로드 온라인 알고리즘을 포함한다. 다수 타입의 다운로드 알고리즘이 사용될 수 있다. 매우 기초적이고 단순한 예가 아래에서 기술된다.
ⅰ. 요구된 데이터/주소의 위치에 관하여, 실행가능 메모리에 질의하기
ⅱ. 요구된 주소(실행 엔티티(12)에 의해 요구된)가 현재의 SRAM버퍼 콘텐츠에 포함되는 한, 디바이스는 버퍼로 부터 직접 요구된 코드를 만족할 것이고 임의의 콘텐츠 변경을 요구하지는 않을 것이다.
ⅲ. 요구된 주소가 현재의 SRAM버퍼 콘텐츠내에 포함되지 않는다면, 다운로드 알고리즘은 NAND플래시(14)의 요구된 위치로 부터 SRAM버퍼(10)까지 다운로드 동작을 초기화 한다. 다운로드 동작의 완료시, 요구된 정보는 SRAM버퍼(10)내부에서 실행가능 방식으로 이용될 수 있다.
ⅳ. 본 발명의 디바이스는 실행가능 버퍼/버퍼들에서 요구된 정보의 가용성을 보증하기 위하여 적어도 하나의 알고리즘을 관리한다. 디바이스는 정보가 아직 이용될 수 없을때 통화중 음을 공급한다. 예컨대, (데이터 주소에 따라)요구된 데이터가 SRAM 현재(current) 범위내에 있지 않으면, 데이터는 NAND로 부터 SRAM으로 다운로드 되어야만 한다. 이러한 동작은 시간(다운로드 지연)이 걸리고 그 동안 요구된 주소는 요구된 코드(요구된 콘텐츠)를 복귀할 수 없다. 따라서 제공된 통화중 음은 호스트 시스템이 데이터 다운로딩의 완료시까지 데이터 요청을 멈추도록 상기 호스트 시스템에 경고를 보낸다.
상기 다운로드 알고리즘 또는 명령이 실행가능 방식으로 NAND플래시 콘텐츠의 완전한 가시성에 대한 요구조건을 만족시킬 수 있다는 것을 보여질 수 있다. 다운로드 과정 동안 메모리는 전혀 실행에 이용될 수 없기 때문에 모든 시간에 있어서 진정한 완전 가시성은 아니다라는 사실에 주목하여야 한다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따라, 제안된 다운로드 알고리즘, 또는 명령어 세트, 및 시스템 구조는 쉽게 보다 나은 기능을 가지도록 확장될 수 있다. 예컨대, 도 2에서 도시될 수 있는 바와 같이, 제안된 구조는 메모리가 요구된 코드와 함께 실행에 이용될 수 없을때의 타임슬롯을 포함한다. 이러한 경우에 메모리 디바이스가 실행을 위하여 요구된 코드를 다운로딩을 처리하고 있는 동안, 요구된 코드가 아직 이용될 수 없다는 것을 알리기 위하여 실행 엔티티(30)에 "통화중 음"(26)을 공급하는 것이 요구된다. 실행 엔티티(30)는 메모리 디바이스가 요구된 코드를 준비하고 공급할 수 있을때 까지 실행 시도를 막기 위하여 "통화중 음"을 사용해야만 한다. 실행 시도를 막는 많은 선행 기술의 플랫폼 종속 방법이 있다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예는 이중 또는 삼중 SRAM버퍼(20)를 기술하고 있다. 도 2에 도시된 이러한 버퍼 또는 버퍼 세트는 메모리가 다운로드 동작 동안 접근이 로크되는 것을 방지하기 위하여 사용될 수 있다. 이러한 경우에 하나의 SRAM버퍼(20)가 접근가능하고 실행가능한 상태로 유지되는 동안, 다운로드 동작은 요구된 콘텐츠를 다운로드 로직(22)으로 칭한 다른 SRAM버퍼로 로딩할 것이다. 실행가능 버퍼(20)는 2개이상의 실행가능 버퍼를 포함하도록 확장될 수 있다. 이러한 경우에 적당한 다운로드 상태 기계의 지원으로, 하나 이상의 다른 버퍼의 콘텐츠를 동시에 변경하는 동안, 하나 이상의 버퍼로 부터 코드 실행을 지원할 수 있다. 이러한 애플리케이션은 사용중(busy) 지연을 줄이고 실질적으로 판독/기록 성능을 향상시킨다. 이러한 버퍼는 또한 (두개의 버퍼의 경우에)이중 버퍼 또는 삼중 버퍼로 칭할 수 있다.
본 발명의 상기 실시예는 예시 및 설명의 목적으로 제공되었다. 그것은 본 발명을 개시된 명확한 형태로 제한 또는 완전하도록 의도되지는 않았다. 상기 교시에 비추어 많은 수정 및 변경이 가능할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 발명의 범위는 이러한 상세한 설명에 의해 제한되지 않고 첨부된 청구항에 의해 제한되도록 의도되었다.

Claims (9)

  1. 비실행가능 메모리로 부터 코드 실행을 이네이블하기 위한 시스템에 있어서,
    ⅰ. 호스트 시스템을 위하여 코드를 실행하기 위한 실행 엔티티;
    ⅱ. 시스템 코드 및 데이터를 저장하기 위한 비실행가능 메모리 구성요소; 및
    ⅲ. 상기 비실행가능 메모리 구성요소의 콘텐츠의 일부분이 상기 실행가능 메모리 구성요소내에 위치하고 상기 비실행가능 메모리 구성요소의 콘텐츠의 상기 부분이 상기 실행가능 메모리 구성요소의 실행가능 기능을 에뮬레이팅하도록, 상기 코드를 실행하기 위한 메모리 버퍼로서 작동하기 위한 실행가능 메모리 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실행가능 메모리 구성요소는, 상기 실행 엔티티에 의하여 요구된 데이터 주소가 상기 실행가능 메모리 구성요소에 다운로드되도록, 상기 비실행가능 메모리 구성요소로 부터 상기 실행가능 메모리 구성요소까지 요구된 데이터를 다운로딩하기 위한 다운로딩 메커니즘을 채용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비실행가능 메모리 구성요소는, 실행가능 메모리로서 기능하도록, NAND플래시 구성요소, 시리얼 EEPROM 및 플래시 메모리 구성요소로구성되는 그룹으로 부터 선택되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 비실행가능 메모리를 사용하여 코드를 실행하기 위한 시스템에 있어서,
    ⅰ. 코드를 실행하기 위한 실행 엔티티;
    ⅱ. 상기 코드 및 데이터를 저장하기 위한 비실행가능 메모리 구성요소; 및
    ⅲ. 상기 코드의 다운로딩 동작동안 상기 데이터로의 접근에 대한 메모리 로크를 방지하기 위한 다중 메모리 버퍼로서 동작하는 복수개의 실행가능 메모리 구성요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 각각의 상기 복수개의 메모리 버퍼는 다운로드 로직 및 메모리 버퍼 스페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 비실행가능 메모리를 사용하여 코드를 실행하기 위한 방법에 있어서,
    ⅰ. 실행 엔티티로 부터 적어도 하나의 코드 요구를 버퍼링하기 위하여 실행가능 메모리를 제공하는 단계;
    ⅱ. 실행가능 코드를 저장하기 위하여 비실행가능 메모리를 제공하는 단계;
    ⅲ. 상기 실행가능 메모리의 실행가능 기능을 에뮬레이팅하기 위하여 상기 실행가능 코드의 적어도 일부분을 상기 실행가능 메모리로 다운로딩하는 단계;
    ⅳ. 상기 실행가능 메모리로 부터 적어도 하나의 상기 코드 요구를 실행하는 단계; 및
    ⅴ. 상기 실행가능 메모리에서 상기 비실행가능 메모리의 콘텐츠의 실행을 버퍼링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    a) 실행가능 버퍼에서 상기 콘텐츠의 가용성을 보장하기 위하여 적어도 한 세트의 명령어를 관리하는 단계; 및
    b) 상기 콘텐츠가 이용될 수 있을때까지 상기 실행가능 엔티티가 판독 사이클을 딜레이하도록, 상기 콘텐츠가 이행될 수 없는 경우에 통화중 음을 공급하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 실행가능 코드의 적어도 일부분을 상기 다운로딩하는 단계는,
    (a) 데이터에 대하여 상기 실행가능 메모리에 질의하는 단계; 및
    (b) 상기 데이터의 질의된 주소가 비실행가능 메모리에서 단지 이용가능할때, 상기 비실행가능 메모리의 요청된 위치로 부터 상기 실행가능 메모리의 버퍼 영역에 까지 다운로드 동작을 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 단계 ⅳ는,
    Ⅰ. 상기 비실행가능 메모리의 상기 부분이 상기 다운로딩 동작 동안 접근에대하여 로크되는 것을 방지하기 위하여 복수개의 실행가능 메모리 버퍼를 제공하는 단계;
    Ⅱ. 상기 실행가능 코드를 상기 복수개의 실행가능 메모리 버퍼중의 하나에 로딩하는 단계; 및
    Ⅲ. 상기 호스트 시스템으로 접근가능하고 상기 호스트 시스템에 의해 실행가능하도록, 적어도 하나의 부가적인 상기 실행가능 메모리 버퍼를 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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