TW201435585A - 用以存取資料之電子裝置及其資料存取方法 - Google Patents

Abstract

用以存取資料之電子裝置和其資料存取方法。此電子裝置包括：記憶單元和處理單元。處理單元包括處理器、記憶體映對單元和壓縮解壓縮單元。記憶體映對單元，用以針對處理器對記憶單元之寫入或讀取操作以進行虛擬位址與實體位址之轉換。壓縮解壓縮單元，耦接於處理器與記憶單元之間，用以針對處理器對記憶單元之寫入或讀取操作以選擇性地進行資料壓縮或解壓縮處理。當處理單元判斷壓縮條件得以滿足時，致能壓縮解壓縮單元以壓縮此欲寫入資料並據以輸出對應的壓縮資料至記憶單元中。此壓縮條件包括：處理單元之閒置率是否大於一第一門檻值。

Description

用以存取資料之電子裝置及其資料存取方法

本發明是有關於一種電子裝置以及一種用於電子裝置之資料存取方法，電子裝置之處理單元具有資料壓縮功能。

現今電子裝置如智慧型手機、平板電腦，由於具有多樣化功能，又使用者經常會自軟體市集下載及更新應用程式，造成資料存取非常頻繁，使電子裝置的記憶體往往有不敷使用的情況。此外，由於智慧型手機、平板電腦上講求提供良好的使用者經驗，廠商都以各種方式，例如以更高速的或多核心的處理器來加快應用程式的執行，以讓使用者感覺到使用上的流暢性，以提高電子裝置的競爭力。

一般而言，廠商皆以電子裝置上設置更大容量的記憶體及更快速的處理器來滿足使用上的需求，但是相對來說成本及價格提高，並不利於普及到更多的使用者，而且對於中低階產品而言，上述問題仍然無法解決。

實施例提供有關於一種用以存取資料之電子裝置以及一種資料存取方法。

本揭露的一實施例，提出一種用以存取資料之電子裝置，包括：一記憶單元和一處理單元。處理單元，包括：一處理器、一記憶體映對單元和一壓縮解壓縮單元。記憶 體映對單元，耦接於處理器與記憶單元之間，用以針對處理器對記憶單元之寫入或讀取操作以進行虛擬位址與實體位址之轉換。壓縮解壓縮單元，耦接於處理器與記憶單元之間，用以針對此處理器對記憶單元之寫入或讀取操作以選擇性地進行資料壓縮或資料解壓縮處理。當處理單元判斷一壓縮條件得以滿足時，致能壓縮解壓縮單元以壓縮欲寫入資料並輸出對應的壓縮資料至記憶單元中。此壓縮條件包括：處理單元之一閒置率是否大於一第一門檻值。

根據另一實施例，提出一種資料存取方法，用於一電子裝置，其包括以下步驟。藉由電子裝置之一處理單元，判斷一壓縮條件是否得以滿足，其中此壓縮條件包括處理單元之一閒置率是否大於一第一門檻值。當此壓縮條件得以滿足時：致能此處理單元之一壓縮解壓縮單元進入一壓縮模式；藉由壓縮解壓縮單元，壓縮此寫入指令所對應之欲寫入資料並據以輸出對應的壓縮資料至電子裝置之一記憶單元中。

為了對本揭露之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文舉多個實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

請參考第1圖，其為用以存取資料之一電子裝置中一處理單元進行存取一記憶單元之實施例的方塊圖。基於第1圖的架構，電子裝置1可實施為包括一處理單元10和一記憶單元90之電子裝置例如是智慧型手機、平板電腦、攜帶式裝置、多媒體裝置、數位相機等電子裝置。此處理 單元10內建了可選擇性地進行資料壓縮或解壓縮處理之電路，在一些實施例中，電子裝置1得以節省記憶單元90(例如包括主記憶體及次記憶體)中的儲存空間及增加軟體安裝之效率。

在第1圖中，處理單元10包括：一處理器11、一記憶體映對單元13和一壓縮解壓縮單元15。處理器11例如是單核心或多核心的處理器。記憶體映對單元13，耦接於處理器11與記憶單元90之間，用以針對處理器11對記憶單元之寫入或讀取操作進行虛擬位址與實體位址之轉換。故此，處理器11與記憶體映對單元13之間傳輸虛擬地址；在記憶體映對單元13與記憶單元90之間傳輸實體位址。

壓縮解壓縮單元15，耦接於處理器11與記憶單元20之間，用以針對處理器11對記憶單元90之寫入或讀取操作選擇性地進行資料壓縮或解壓縮處理。例如可基於資料壓縮及解壓縮之一或多個之演算方式以資料壓縮及解壓縮的運算電路來實現壓縮解壓縮單元15，或者是使用一種處理電路來執行資料壓縮及解壓縮軟體(例如是gzip引擎(gzip engine))的方式實現壓縮解壓縮單元15，其中例如可採用無損的(lossless)資料壓縮演算法如：移動區間法(Sliding Window Algorithms)、字典演算法(Dictionary Algorithms)、非字典演算法(Non-dictionary Algorithms)。當處理單元10進行資料存取操作如寫入或讀取資料時，例如回應寫入或讀取指令時，處理單元10判斷是否需要利用壓縮解壓縮單元15以 進行壓縮或解壓縮或不進行解壓縮處理，其中記憶體映對單元13提供對應的實體位址以配合壓縮解壓縮單元15之資料存取操作。

第2圖為一處理單元之一實施例的方塊圖。處理單元100包括處理器11、一記憶體映對單元130和一壓縮解壓縮單元150。記憶體映對單元130包括：一控制模組131和一記憶體133。控制模組131，用以依據記憶體133中儲存之一壓縮記錄表，針對處理器11對記憶單元之寫入或讀取操作進行虛擬位址與實體位址之轉換，提供對應的實體位址以配合壓縮解壓縮單元15進行資料存取操作。

壓縮解壓縮單元150包括：一資料壓縮解壓縮模組151、一切換電路153、一旁路資料路徑155和一記憶體157。資料壓縮解壓縮模組151，用以選擇性地進行資料壓縮或解壓縮處理。旁路資料路徑155，用以旁路方式輸出欲寫入資料至記憶單元90或輸出欲讀取資料至處理器11。資料壓縮解壓縮模組151及旁路資料路徑155並聯以耦接至切換電路153及處理器11之間。記憶體157，用以供例如資料壓縮解壓縮模組151使用。在一些實施例中，記憶體157可實作為內嵌於資料壓縮解壓縮模組151中的記憶體。

第3圖為一種資料存取方法之實施例的流程圖，適用於如第1或第2圖所示之處理單元對記憶單元90進行寫入操作之用。

於一實施例中，如步驟S110所示，藉由電子裝置之一處理單元，判斷一壓縮條件是否得以滿足，其中此壓縮 條件可包括一或多個子條件，例如包括此處理單元之一閒置率是否大於一第一門檻值，例如50%、60%。例如處理單元於處理欲寫入資料之時或回應與欲寫入資料對應的寫入指令時進行如步驟S110之判斷操作。於步驟S120，當此壓縮條件得以滿足時，致能此處理單元之一壓縮解壓縮單元進入一壓縮模式。於步驟S130，藉由壓縮解壓縮單元，壓縮欲寫入資料並據以輸出對應的壓縮資料至此電子裝置之一記憶單元中。

於步驟S140，當此壓縮條件不能得以滿足時，令此壓縮解壓縮單元輸出此欲寫入資料至此記憶單元中。

上述實施例揭示在壓縮條件得以滿足時，例如是處理單元之閒置率滿足條件時，則可對欲寫入的資料進行壓縮後再寫入到記憶單元中。如此，可以避免在處理單元之閒置率低時，亦即使用率高時，仍然壓縮欲寫入的資料而影響到整體的運作效能之情形。

故此，為了電子裝置的設計需要，可設定合適的壓縮條件，壓縮條件更可包括其他子條件，例如可更包括：對應於此欲寫入資料的寫入指令的優先權是否不小於一第二門檻值。例如寫入指令的優先權可按需要分為兩個或以上的等級：如高、中、低優先權之一，則第二門檻值可設為高或中優先權。舉例而言，有些應用程式的欲寫入資料有先進先前的需要，故可將寫入指令的優先權設為高優先權。此外，壓縮條件更可包括：此欲寫入資料是否屬於一壓縮資料之型態。例如此欲寫入資料若為已壓縮的資料，如APK、ARJ、ZIP、RAR、Z、gz等格式的檔案，則可執行 步驟S140，以排除不必要的壓縮處理。在一些例子中，若欲寫入資料為一檔案，可以用此檔案的檔名(如副檔名)或檔案的標頭或識別碼加以判斷。

此外，上述步驟S110之判斷操作及步驟S120之致能壓縮解壓縮單元之操作，例如是藉由記憶體映對單元13或記憶體映對單元130之控制模組131或處理器11來實施。又判斷壓縮條件所引用的資料例如處理單元之閒置率可以經由處理器11從電子裝置1所執行的作業系統例如Andriod、iOS、OSX、Windows系列作業系統或其他作業系統中取得。此外，步驟S110雖然以引用閒置率作為一判斷條件，但其等價或相似的判斷條件，例如處理單元之一使用率是否低於一門檻值亦可實現，故其實施方式不受限於此。

另外，對於第2圖之處理單元100而言，上述步驟S130，可藉由資料壓縮解壓縮模組151，壓縮此欲寫入資料，並透過切換電路153例如是多工器或開關電路輸出此對應的壓縮資料至電子裝置之一記憶單元中。於步驟S140，當此壓縮條件不能得以滿足時，令此壓縮解壓縮單元以旁路方式，即透過旁路資料路徑155及切換電路153，輸出此欲寫入資料至此記憶單元中。

於一實施例中，上述方法更可包括步驟S150，以更新一壓縮記錄表或產生有關的其他記錄形式以記錄此對應的壓縮資料儲存於此記憶單元中的儲存位置。此實施例之壓縮記錄表可供處理單元讀取資料時，判斷欲讀取的資料是否為壓縮資料之用。壓縮記錄表可以記錄在記憶體映 對單元13或記憶體映對單元130之記憶體133中；但與此有關的記錄形式並不以此為限，例如可儲存於記憶體映對單元13以外的記憶裝置中。

請參考第4圖之資料存取方法之另一實施例的流程圖，其為適用於如第1或第2圖所示之處理單元處理對記憶單元90進行讀取操作之用。如步驟S210所示，藉由此處理單元，例如一記憶體映對單元(或記憶體映對單元130之控制模組131)，判斷此記憶單元中的欲讀取資料是否為壓縮資料，其中此判斷可依據此壓縮記錄表或其他有關的記錄形式進行。又例如處理單元於處理欲讀取資料之時或回應與欲讀取資料對應的讀取指令時進行如步驟S210之判斷操作。於步驟S220，若此判斷為是，藉由記憶體映對單元，致能此壓縮解壓縮單元(或壓縮解壓縮單元150之資料壓縮解壓縮模組151)進入一解壓縮模式。於步驟S230，藉由此壓縮解壓縮單元，解壓縮此欲讀取資料並據以輸出對應的解壓縮資料至此處理器中。於步驟S240，若此判斷為否，藉由此記憶體映對單元，令此壓縮解壓縮單元輸出此欲讀取資料至此處理器，例如以旁路方式，例如透過切換電路153及資料路徑155加以輸出。

上述實施例揭示此記憶體映對單元依據此壓縮記錄表來判斷是否解壓縮此欲讀取資料。舉例而言，壓縮記錄表可實現為記錄記憶單元中以區塊(block)、頁(page)或其他資料單位來劃分的實體記憶空間中所儲存的壓縮資料的位置例如某一或某些區塊、頁或區段(sector)。例如，壓縮記錄表可實作為一映對表，以記錄壓縮資料實際 的儲存位置，例如以區塊、頁或區段表示，如下表一的映對表記錄了某筆資料的邏輯區段數目LSN1(如100)而對應的記憶體的實體頁數目為PPN1(如1000)，又另一筆資料的邏輯區段數目LSN2(如200)而對應的實體頁數目為PPN1(2000)。又與某一邏輯區段數目對應的實體頁數目，會依據實體記憶體的情況而有所改變；例如，LSN1的資料做改變，LSN1本身的位址不變，但資料大小長度經壓縮後改變，系統就會把更新後的資料放在PPN3，然後把PPN1的資料消除讓給其他的新的需求者使用。此外，壓縮記錄表更可記錄有關的資料壓縮屬性，例如資料壓縮的格式。

此外，在一實施例中，處理單元可於寫入壓縮資料後就寫入動作的情況更新壓縮記錄表的內容。然而，有關壓縮記錄表的實施方式並不受限於此，在另一實施例中，處理單元可於寫入壓縮資料到記憶單元中時，在壓縮資料中加入記錄，例如修改或加入：該壓縮資料的檔案標頭、旗標或識別碼，然後在該壓縮資料被存取(如被讀取)時，就該壓縮資料更新壓縮記錄表的內容。故此，適用於如第1或第2圖所示之處理單元進行讀取或寫入動作之方法並不受限於此，可用其他方式實現。

此外，對於前述第3圖之資料存取方法，在一些情況下，雖然步驟S110之壓縮條件得以滿足，但欲寫入資料可能為壓縮資料或壓縮的效果不佳。如此將造成電子裝置之運算資源或電量的損耗，又可能寫入的資料量反而增大的狀況發生。第3圖之資料存取方法更可實現如第5圖之步驟，以防止壓縮效果不佳的資料壓縮結果產生。於步驟S310，藉由運算單元之此壓縮解壓縮單元(或資料壓縮解壓縮模組151)，壓縮此欲寫入資料之一部份(例如寫入資料之複數個區節或頁的資料)並據以產生此欲寫入資料之此部份對應的壓縮資料。於步驟S320，藉由此處理單元，判斷此欲寫入資料之此部份及此部份對應的壓縮資料之壓縮比是否滿足一壓縮比條件。於步驟S330，若此壓縮比條件得以滿足，令此壓縮解壓縮單元壓縮此欲寫入資料之其他部份並輸出此欲寫入資料對應的壓縮資料至此記憶單元中。於步驟S340，若此壓縮比條件不能得以滿足，令此壓縮解壓縮單元停止壓縮此欲寫入資料，並輸出此欲寫入資料至此記憶單元中。

上述實施例揭示運算單元可防止對壓縮效果不佳的欲寫入資料進行壓縮。舉例而言，此欲寫入資料為一檔案。於步驟S310中欲寫入資料之一部份可以為此檔案之前端或其中一個或複數個區塊的資料。又步驟S320中之判斷壓縮比條件是否被滿足，可以用不同方式實現。例如，判斷此欲寫入資料之此部份之資料量除以此部份對應的壓縮資料之資料量所決定之壓縮比是否小於一壓縮比門檻值，其中壓縮比門檻值為不大於1的數字，例如1、 0.8或0.7等。又例如，判斷此部份對應的壓縮資料之資料量是否小於此欲寫入資料之此部份之資料量，或是否小於後者與一壓縮比門檻值之乘積。總之，任何等值之判斷方式皆可視為實現步驟S320，故不受限於上述例子。

此外，上述第5圖之步驟S310-S340可視為第3圖之步驟S130之另一種實施方式。又一些實施例中，可於判斷步驟S110之後依據電子裝置的某種狀態或條件而選擇性地執行步驟S310-S340。

另外，在其他實施例中，更可於第2圖之壓縮解壓縮單元150中實施一控制模組159以實現上述步驟S310-S330中的致能、判斷動作、控制資料壓縮解壓縮模組151進行壓縮及輸出的操作以至於步驟S340之控制及輸出的操作。

上述所揭露的電子裝置及資料存取方法之實施例。在一些應用場合中，由於處理單元具有硬體的解壓縮能力，可以有效節省記憶體之使用空間，從而減少記憶體的需求量。此外，由於安裝之軟體為壓縮資料，例如ZIP檔案如Android系統之APK檔案，故可利用上述實施例以進行解壓縮，使電子裝置可得以加快軟體安裝的速度，讓使用者獲得良好的使用經驗。另外，在其他應用例子中，在更新系統軟體或靭體時，應可加快安裝置的速度。

綜上所述，雖然以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案之實施方式。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍 所界定者為準。

1‧‧‧電子裝置

10、100‧‧‧處理單元

11‧‧‧處理器

13、130‧‧‧記憶體映對單元

15、150‧‧‧壓縮解壓縮單元

90‧‧‧記憶單元

131、159‧‧‧控制模組

133、157‧‧‧記憶體

151‧‧‧資料壓縮解壓縮模組

153‧‧‧切換電路

155‧‧‧旁路資料路徑

S110-S150、S210-S240、S310-S340‧‧‧步驟

第1圖為一電子裝置中一處理單元進行存取一記憶單元之實施例的方塊圖。

第2圖為一處理單元之一實施例的方塊圖。

第3圖為一資料存取方法之一實施例的流程圖。

第4圖為一資料存取方法之另一實施例的流程圖。

第5圖為一資料存取方法之另一實施例的流程圖。

1‧‧‧電子裝置

10‧‧‧處理單元

11‧‧‧處理器

13‧‧‧記憶體映對單元

15‧‧‧壓縮解壓縮單元

90‧‧‧記憶單元

Claims (22)

1. 一種用以存取資料之電子裝置，包括：一記憶單元；以及一處理單元，包括：一處理器；一記憶體映對單元，耦接於該處理器與該記憶單元之間，用以針對該處理器對該記憶單元之寫入或讀取操作以進行虛擬位址與實體位址之轉換；以及一壓縮解壓縮單元，耦接於該處理器與該記憶單元之間，用以針對該處理器對該記憶單元之寫入或讀取操作以選擇性地進行資料壓縮或資料解壓縮處理；其中當該處理單元判斷一壓縮條件得以滿足時，致能該壓縮解壓縮單元以壓縮欲寫入資料並據以輸出對應的壓縮資料至該記憶單元中，其中該壓縮條件包括：該處理單元之一閒置率是否大於一第一門檻值。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該壓縮條件更包括：該欲寫入資料對應的一寫入指令的優先權是否不小於一第二門檻值；以及該欲寫入資料是否屬於一壓縮資料之型態。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該壓縮解壓縮單元輸出該對應的壓縮資料至該記憶單元中，並記錄該對應的壓縮資料的儲存位置。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電子裝置，其中當該處理單元判斷該壓縮條件不能得以滿足時，該壓縮解壓 縮單元輸出該欲寫入資料至該記憶單元中。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該處理單元更令該記憶體映對單元決定欲讀取資料是否為壓縮資料；若該決定為是，該記憶體映對單元更致能該壓縮解壓縮單元以解壓縮該欲讀取資料並據以輸出對應的解壓縮資料至該處理器中。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中該記憶體映對單元包括：一控制模組，用以依據一壓縮記錄表決定該欲讀取資料是否為壓縮資料；以及一記憶體，用以儲存該壓縮記錄表。
7. 如申請專利範圍第5項所述之電子裝置，其中若該決定判定該欲讀取資料不是壓縮資料，該記憶體映對單元更令該壓縮解壓縮單元輸出該欲讀取資料至該處理器。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該欲寫入資料為一檔案，當該壓縮條件得以滿足時，該處理單元更致能該壓縮解壓縮單元以壓縮該欲寫入資料之一部份並產生該欲寫入資料之該部份對應的壓縮資料；該處理單元更判斷該欲寫入資料之該部份及該部份對應的壓縮資料之壓縮比是否滿足一壓縮比條件；若該壓縮比條件得以滿足，該處理單元更令該壓縮解壓縮單元壓縮該欲寫入資料之其他部份並輸出該欲寫入資料對應的壓縮資料至該記憶單元中。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電子裝置，其中若該壓縮比條件不能得以滿足，該處理單元更令該壓縮解壓 縮單元停止壓縮該欲寫入資料，並輸出該欲寫入資料至該記憶單元中。
10. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中該壓縮解壓縮單元包括：一資料壓縮解壓縮模組，用以選擇性地進行資料壓縮或解壓縮操作；一記憶體，用以供該資料壓縮解壓縮模組使用；一旁路資料路徑，用以旁路方式輸出該欲寫入資料至該記憶單元；以及一切換電路，其中該資料壓縮解壓縮模組及該旁路資料路徑並聯以耦接至該切換電路及該處理器之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該資料壓縮解壓縮模組輸出該對應的壓縮資料至該記憶單元中，並更新一壓縮記錄表以記錄該對應的壓縮資料的儲存位置。
12. 如申請專利範圍第11項所述之電子裝置，其中當該處理單元判斷該壓縮條件不能得以滿足時，該壓縮解壓縮單元更藉由該旁路資料路徑輸出該欲寫入資料至該記憶單元中。
13. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中該欲寫入資料為一檔案，該壓縮解壓縮單元更包括：一控制模組，其中當該壓縮條件得以滿足時，該控制模組致能該資料壓縮解壓縮模組以壓縮該欲寫入資料之一部份並產生該欲寫入資料之該部份對應的壓縮資料；其中該控制模組判斷該欲寫入資料之該部份及該部 份對應的壓縮資料之壓縮比是否滿足一壓縮比條件；若該壓縮比條件得以滿足，該控制模組更令該資料壓縮解壓縮模組壓縮該欲寫入資料之其他部份並輸出該對應的壓縮資料至該記憶單元中。
14. 如申請專利範圍第13項所述之電子裝置，其中若該壓縮比條件不能得以滿足，該控制模組更令該壓縮解壓縮單元停止壓縮該欲寫入資料，並且該壓縮解壓縮單元更藉由該旁路資料路徑輸出該欲寫入資料至該記憶單元中。
15. 一種資料存取方法，用於一電子裝置，此方法包括：藉由該電子裝置之一處理單元，判斷一壓縮條件是否得以滿足，其中該壓縮條件包括該處理單元之一閒置率是否大於一第一門檻值；以及當該壓縮條件得以滿足時：致能該處理單元之一壓縮解壓縮單元進入一壓縮模式；以及藉由該壓縮解壓縮單元，壓縮該欲寫入資料並據以輸出對應的壓縮資料至該電子裝置之一記憶單元中。
16. 如申請專利範圍第15項所述之資料存取方法，其中該壓縮條件更包括：該欲寫入資料對應的一寫入指令的優先權是否不小於一第二門檻值；以及該欲寫入資料是否屬於一壓縮資料之型態。
17. 如申請專利範圍第15項所述之資料存取方法， 其中當該壓縮條件不能得以滿足時，令該壓縮解壓縮單元輸出該欲寫入資料至該記憶單元中。
18. 如申請專利範圍第15項所述之資料存取方法，其中該欲寫入資料為一檔案，當該壓縮條件得以滿足時，該壓縮及輸出步驟更包括：藉由該壓縮解壓縮單元，壓縮該欲寫入資料之一部份並產生該欲寫入資料之該部份對應的壓縮資料；判斷該欲寫入資料之該部份及該部份對應的壓縮資料之壓縮比是否滿足一壓縮比條件；以及若該壓縮比條件得以滿足，令該壓縮解壓縮單元壓縮該欲寫入資料之其他部份並輸出該對應的壓縮資料至該記憶單元中。
19. 如申請專利範圍第18項所述之資料存取方法，更包括：若該壓縮比條件不能得以滿足，令該壓縮解壓縮單元停止壓縮該欲寫入資料，並輸出該欲寫入資料至該記憶單元中。
20. 如申請專利範圍第15項所述之資料存取方法，更包括：記錄該對應的壓縮資料於該記憶單元的儲存位置。
21. 如申請專利範圍第15項所述之資料存取方法，更包括：藉由該處理單元，判斷欲讀取資料是否為壓縮資料；若該判斷為是：藉由該處理單元，致能該壓縮解壓縮單元進入 一解壓縮模式；以及藉由該壓縮解壓縮單元，解壓縮該欲讀取資料並據以輸出對應的解壓縮資料至該處理器中。
22. 如申請專利範圍第21項所述之資料存取方法，更包括：若該判斷為否，令該壓縮解壓縮單元以旁路方式輸出該欲讀取資料至該處理器。