TWI278746B - Arbiter capable of improving access efficiency of multi-bank memory device, memory access arbitration system including the same, and arbitration method thereof - Google Patents

Description

I27874fepif.doc 九、發明說明： 担山ί申請案主張於2004年12月13號向韓國智慧財產局 杈出申请之韓國專利申請案第2003_90944號的優先權，該 專利申请案所揭露之内容系完整結合於本說明書中。 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種記憶體存取的仲裁器，且 ===多儲存庫記憶體之存取進行仲裁的仲裁器。 ㈣.ΐ 一個支援多儲存庫記憶體的應㈣統，如同步動能 =ΐ取έ己憶體(SDRAM)或者雙倍資料傳輪率同步動能 ΐ宽的記憶體頻寬。為了讓咖有更大的記憶 率：：就2 憶體匯流排的仲裁效率和系統時脈速 心况’在夕儲存庫記憶體的存取仲裁中，者 # («), arm ^〇(arL jnc> ^ 支日日片），存取記憶體中的儲存庫時，仲辨的勃—旛 體中讀取儲存的資料和對儲存料、從記憶 取館的方法來仲裁記憶體中的存 (广+一 尹檢測對非繁忙儲存相存 允request) 元件。繁忙儲存庫是記+ 允井存取桓被賦予主 早疋》己的多個館存庫_正在執 1278746 15493pif.doc =或寫入操作的儲存庫，並且讀出或寫入的操作是在系統 恰脈的預定週期中執行的。另外，在讀/寫轉向時間最小化 方法（read/writeturn_around time minimizing method)中， k待處理請求巾檢測與前—個存取彳桃具有相同方向的請 求，並賦予它們存取權利。另外，在同列存取檢測方法 (same row access detection method)中，要存取記憶體單 元陣歹j中與繁忙儲存庫的主動列f㈣)相同的請求進 行檢測並給予許可權。 因為在系統時脈的預定週期中，當記憶體儲存庫被存 取^亥冗憶體儲存庫處於繁忙狀態，可在退出繁忙狀態後 存ί上述的記憶體儲存庫。在一定時間中當某個i存 庫處於繁忙狀態’其他不處於繁忙狀態的儲存庫被存取。 ，ία緣示為-傳統的多儲存庫記憶體存取方法 中多庫記憶體用參考數字⑽指示。參照圖則ic，每 ，圖代，-個標準案例’分參考數字丨。。，丨2。和⑽ =:弟一JT"00和第二個案刪有-個耗用時間 維持三個存取時間_。圖1A的案例100是從J一次； ，開始的耗用三個存取時間過後再次存取儲存庫並且 下執行一個標準儲存庫交替操 ° 啫存庫0的繁忙狀態被解除前，一存 =儲存庫G的請求在—個存㈣間 t 存取的儲存庫的繁忙狀態維持了三個存取^生= 〇的存取應該在一個存取時間的耗用時間二,= 12787紙· 行’以便在存取庫！之後存取庫〇。如 140中，存有_個在儲 能、’在案例 取時間内存取儲存庫。的請求的兩個存 ，兩個存取時間的耗用時間週期過後進行。在二:二亥在 了李統m 耗用時間週期，這樣就降低 寬連度’因此’不能獲得應用系統所需的大記憶體頻 【發明内容】 ^ ^ it 取接收芒夕ϊγ 睛求，並賦優先權給料要存 寺處理請求的儲存庫的請求。或者在預 生/的寫入請求資訊’以作為附加主元 件明tr出，並允許相應主元件產生新的請求資訊 ^本毛明的實施例也提供了多儲存庫記情A、 系統。本發明的附加實施例儲二S中裁 仲裁方法。 ⑽仏了夕錯存庫讀體存取 根據本發明之一觀點，本發明 體存取仲裁器以從多個主元件接收請求二= 非繁忙蝴的存取請求數量，並且賦;：高二:::個 存取具有最多存取請求的儲存庫的主元件。* “要 根據本㈣之另—觀點，本 憶體存取仲裁器以從多個主元件接收請求資 ，允許與 存的=資訊相應的主元件存取請求#訊和暫時儲 根據本發明之另—觀 憶體存取仲裁系統，包括;多個二5::種多儲存庫記 的存取請求數量，並授》==母非繁忙館存庫 的錯存庫的主元件，以選接收最多存取請求數量 制單元，處理選定的請求資二;控 訊，·以及一個多 乂輸出義體存取控制資 資訊存取庫，以讀出或寫’根據記憶體存取控制 情體=又—她’本發賴供—财儲存庫記 計算對每個非繁忙儲存庫的存取請求二牛接=:二 取接收最多存取請求的财座^ =里’以及賦予要存 權以存取該儲存庫。存庫的主70件以較高的存取優先 主凡件存取儲存庫。 仰愿的 為讓本&明之±述和其他目的、特徵和優點 =’下文特舉較佳實施例，並配合所關式，作詳細= 明如下。 心 12787紙心。, 【實施方式】 為讓本發日狀上述和其他目的，魏 易僅，下文特舉較佳實施例，並配 1更明顯 明如下。各圖式中烟的參考數字代表相詳細說 圖2繪示為本發明之—實施例中g括—個:二 憶體存取仲齡統方塊圖，由參考數字 哉器的記 2,該記龍存特㈣統包括多個主元件。參照圖 個仲裁器22G’—個介面控制單元230,以及—個一 記憶體單元240。 久個多儲存庫 # ° Γ'ίίπ 主7L件211_2丨3封指麵㈣存庫記憶 的衣置，它們向多儲存庫記憶體單元24〇儲存資 :儲存庫记憶體單it 24G讀取儲存的資料。在二: ^如數位化影音光碟播放器（謂playe〇，和對岸= 件211-213之系統控制裝置如微控制單元(MCU)或一個 ARM核心（一個ARM公司的微晶片），除了以上裝置，可 能還會有其他不_主元件要麵多财庫記憶體單元 。主兀件^11-213輪出讀取請求資訊以讀取儲存在多儲 存庫記憶體單元24G中的資料，以及輸出寫人請求資訊以 向夕儲存庫5己fe體早元240中儲在杳祖。 仲裁器22〇從由主元r2t=輸出的請求資訊 RIrRIN中選擇具有較高優先權的請求資訊，並輸出選定的 請求資訊(SRI)。介面控制單^ 23()處理蚊的請求資訊 SRI並輸出記憶體存取控制資tfl Αα。Αα包括控制多儲 12787紙· 存庫記憶體單元240的信號，這樣可以從多儲存庫記憶體 單元240讀取或向其寫入相應的資料。信號包括一個選定 記憶體單元陣列之一列的列位址信號(RAS)，一個選定一 行的行位址信號(CAS)和一個預充電控制信號，以用於控 制半導體記憶體裝置，如同步動態隨機存取記憶體 (SDRAM )，雙倍傳輸率同步動態隨機存取記憶體 (DDR-SDRAM)，或者多儲存庫記憶體形式的快閃隨機存 取記憶體(FRAM)。多儲存庫記憶體單元240根據ACI存 取一個相應的儲存庫，並且輸出讀取資料或寫入資料。多 儲存庫記憶體單元240可包括堆疊式儲存庫(stacked type ban^)，其中每個儲存庫是一個包含多個記憶體單元的記憶 體單元陣列。堆豐式多儲存庫記憶體可應用於許多需要高 速操作的應用系統。 士母個儲存庫不能被兩個或兩個以上主元件211_213同 %存取」亚且當儲存庫被存取後’會使用—串存取時間 =11 ^間儲存庫被1^、CAs和預充電控制信號所 =取=太ί了有效地操作儲存庫，關於主元件的記憶 儲存庫θ Μ元件211_213中之—存取的 儲存庫疋繁忙儲存庫，在蚊仲裁器220的下-個存取户 Ϊ中也忙狀態儲存庫有較低的優先又 :，並且允許要存取非繁二繁的 == 的操作步驟流程圖，用 圖3是圖2所示之仲裁器220 12787瓶_ 4考數子300表示。參照圖3，在步驟310和320中，當 Z二之件裁器220從主元件211_213接收請求資二 1 n仲裁器220檢查是否有處於非繁忙狀態的儲存 啟^ 驟330 t，如果多館存庫記憶體單元240的全部 沾處於繁忙狀態’仲裁器220 ^令主元件2叫13 二子1命(standby)。如果多儲存庫記憶體單元MO中 二固儲存庫處於非繁忙狀g，仲裁器 2 = 3輪出的請求資訊幻广叫優先權。也‘= 量貝二二,計算到每個非繁忙儲存庫的存取請求數 多存取請求的儲存庫的主元件（步驟S340) 2接^ :件=具最高優先權的存取准許’仲裁器220選擇;個 主兀件的請求資訊並輸出SRI。 、擇那個 例如，假定仲裁器220從主元件211_213 貧訊灿鳥計算對每個儲存庫的存取請^，睛求 多儲存庫記憶體單元24。包括； 存庫號碼

延裏，因為1的—— : 主允存取儲存庫1的兩個主元件較高的ΐ先:裁 個主凡件中哪—個得到較高優先權並不重要^先核C 器 兩 如圖4Α和4Β(分別由參考數字_和420表示)所 I278n 仲裁器220對存取請灰 存取。也就是，仲裁哭丁中裁以使得儲存庫1可以先被 庫1，，-“儲存庫0，，_“^庙=裁财庫的存取順序為“儲存 、存庫 的繁忙狀態如圖丨被轉在H1 :域’假定儲存庫 例中，如果較高的優在上 件，也就是說，如果儲在庙。予存取儲存庫1的主兀 存取時_内儲存庫==被 庫1的狀態被解除，在對儲存 發明，由於圖2之仲ii22二日寸間週期。然而，根據本 效:===元=的優先權，因此可以執行有 讀出/寫人執财法可以支援 法和槠在;i / 方法，以及同列存取檢測方 “ ’記賴織也得簡加。 《欢手仔以 仲裁說明圖2中具有寫入緩衝器222的 仲^ 220勺1由參考數字500表示。參照圖5， :裁°° 220包括一個次仲裁器(sub-arbiter)22卜—個寫入 ^%l(write buffer)222 arbiter)^ o 次仲裁器221從主元株〗〇 RI RT 、暖姐+仓之王兀件211—213接收請求資訊 =RIn，些寫人請求f訊，並且輸出選 求賴。請求資訊RIl為包括寫人請求資訊和讀出請求 12 I2787463pi,d〇, 貪訊。當寫入請求資訊不能被主仲裁器 可’但是可以存取寫入緩衝器222時，°次仲許 寫入緩衝器222暫時儲存請求資訊。巾Ui中令 在主仲裁态223進行下一個授權判 寫入緩衝器222中的寫入請求資訊必:二暫在 凡件把相應的寫人請求資訊寫人 =的= =’在下-個授權判斷過程中，除了儲存在寫，22因2 中的寫入請求資訊，還產生了新的过^罵入域為2 2 2 222 〇 取許可權的資訊和將被寫人與儲存1 括凊求存 240中的資料。 啫存庫圯憶體單元 主仲裁器223從主元件211_213 預疋的優先推順序授權給與以上請求 =… 相應的主元件211-213。因此，^訊 :可?的主元件輸出它所請求的請求資訊sRI:這Ϊ = ^裁益223以決定存取許可獅請求資訊ri「r 忙儲存庫的存取請求數量，並以 ^多存取料_存料域純Μ柄 圖6八和沾繪示為描述圖5所示之 ，流程圖’分別表示為參考數字_和62〇。參日 在步驟610和62时’當圖5之仲裁器22()從主元件2ιι_扣 12787紙一 ΐ rt"^! RIl"RlN J 220 Λ RI广RIN中是否有寫入請求資訊。這 主 求資訊並且寫入請求資訊沒有被主仲裁器223 月

，直接處理並且當時可以存取寫人緩衝器瓜，次仲J 寫存寫入請求資訊，其中包括貪入緩衝器222中二 寫入::，且發送相應的寫入請求的主元件在 J 發送新的匯流排請求資訊。也就是)，主:件=二^ :訊並且除了下-時間儲存在寫入缓衝器222的以 貝讯以外（在下一個授權判斷過程），再 二明求 =㈣中’當請求資訊Rli—%被從主元二=二

==223時’在主仲裁器223的下-個授權判斷 暫日守儲存在寫入緩衝器222中的畊 被一起輸出。 τ的寫入-求貧訊H 杜μ口此’主仲裁益223按照預定優先權順序賦予從幸-牛=213直接輸出的請求資訊幻广叫和由寫= 擇4權RWRI_存取許可權，並^ 目應的请未貧訊並輪出如。主 = 一糸列存取時間AT，在該存取時間 23預測 ==制信號控制，並且如圖2所示，二 主仲裁器223檢妓对不4aWn+M ’ _中’如果多储存庫記憶體單元 14 12787紙⑽ ΐ處==財主|件211·213的存取就處於待命狀 態的儲存庫;;元240中有處於非繁忙狀 每個非St廑，”是如圖3所示， ^.-IN+M# ,；, I ί ί *；；* * J - 仲裁哭223 件獲得最高優先權的存取准許，主 圖%αΓ^Ι 輸出的請求資訊並輸出SRI。 仲裁哭針二^為® 5中仲裁器220之操作圖，其中 =取，_斷過料收存取許可權，由於儲存庫 « Jw ΓΒΐ AT 0 Γ 、相存庫o進行第二次存取時 :。，狀態才能再次存取它，就產生了 := ’ =定儲存庫的繁忙狀齡持三個 獨 (3AT:period )，如圖4Α和4Β所描述。 t U間 然而’在根據本發明而使用穹 權，並且在下—個存取授權 二柯 衝器222輪出的寫入請求資一wl二=; 15 I278744P,doc 了 1。也就是’在存取授權判斷過程中，從寫入 緩衝态222輪出的宜λ社+、_ 存取儲存庫2的^訊RWRI腿中如果有要 輸出相應請求資訊的主;^件。仲裁器223賦予存取准許給 ?權，過程中被存取庫由===== 後儲存庫0應該再次被存取。這裏，】 〇的繁忙狀能：ί〇ΐ’會發生耗用時間週期直到儲存庫 存取授權判斷過程t，如主元件授權後的下一個 人請求資訊ΐ在由寫入緩衝器222輸出的寫 柯桔以不產生耗用時間 ^主兀件賦予存取 許向儲存庫1輪出寫入請求資π的主j主仲裁器223允 :存庫交替操作可以有效進行。：上:::裁方法，使得 =行時間最小化方法、同列存取支援讀 替方法，因此增加了記憶體頻寬。彳方法和儲存庫 16

Claims (1)

1278嫌 爲第 _ 一請專利範曰期。曰 十、申睛專利範圍·· 1· 一種多儲存庫記憶體存取 個主元件接收請求資訊，該多儲存:;=從多數 包括： σ己憶體存取仲裁器係 外之：S求;要求存取-繁忙儲存庫 量；及 貝对被运至母一儲存庫的存取請求數 -存取允許n其可允許 取請_存庫的主元件具有較高€先^==取多存 仲裁器園第1項所述之多储存庫記憶體存取 低的優先權被存取。U存庫以相對於非繁忙狀態儲存庫較 3.如申請專利範圍第】項 座 仲裁器，射的繁忙庫是正在被主元件 =存庫^體存取 4 一插夕妙女士 肛傲土兀仵之—存取的儲存庫。 .種夕储存庫記憶體存取仲裁器，其係用以 個主TG件接收請求資訊，該多 广 夕數 包括： 少两仔犀°己fe體存取仲裁器係 一用以暫時儲存寫入請求資訊之裝置.及 :存取允許裝置’其可在一存取授權判斷過程中，允 ^攸主凡件接收到的請求資訊相對應的主元件，存取除 尔’儲存庫以外的儲存庫和暫時儲存的寫入請求資訊。” 仲裁5器=專利範圍第4項所述之多儲存庫記憶體存取 -個從主元件接收請求資訊，並轉與輪出寫入請求 20 1278 iMn 貧訊的次仲裁器； —::r存寫入請求資訊的寫卿.以及 相應二行存取授權的主仲裁器其ΐ元件 求資1凡㈣出的存取非繁忙摩的請求資訊和寫= 6·如申請專利範圍第$ 仲裁器，其中主仲- 、处之夕儲存庫記憶體存取 的請求資訊，計使祕存取授權判斷過程中接收到 量，並且允許存^接收#曰儲存庫的存取請求數 以較高的優先權存取儲=月求的儲存庫的主元件， 仲裁i如所述之多儲存庫記憶體存取 的優先權被存取。子以目對於非繁忙狀態儲存庫較低 8·如申ό月專利範圍第*項所述之客 :裁器，其终晴庫是正在被』 9·一個多儲存庫記憶體存取仲齡統，包括： 夕數個輪出請求資訊的主元件； 繁忙裁器，接收請求資訊，從請求資訊計算每個非 收最多 求數4 ’並且賦予要存取接 出請求tr 儲存庫的主元件存取准許，以選擇並輪 憶體的，訊的介面控制單元’以輪出記 21 I27m 取儲存庫，兀對 皁以項出或寫入資料 1 r\ > η π炫剌貢訊而存 1〇 厂、叫Α阿/、貝7|、才。 多。婁:::1諸存庫記憶體仲裁系統，包括： —數個輪出請求資訊的主元件； 請求資求資訊，暫時儲存寫入 應的主元件儲存的寫入請求資訊相 判㈣程中選擇並輸出請求資訊；子庫以在存取授權 的介:二==求資訊以輪出記憶體存卿 裁系㈣物記憶體仲 資訊的件接收請求資訊，並選擇和輪出寫入請求 ―::時儲存寫入請求資訊的寫入緩衝器 相野應於由存i的主仲裁器，其中主元件 請求資訊，且相對:於寫二 =用以存取非繁忙庫的 裁系、項所叙多物記憶體仲 的請求資訊，計‘：，：在存取授權判斷過程中接收到 並尉那些要存取繁忙儲存庫的存取請求數量， 存取接收衫存取請求的儲存庫社元件，給 22 1278¾ 予較高的優先權。 13. —種多儲存庫記憶體存取仲裁方法，包括： 從多數個主元件接收請求資訊； 以用於存取繁忙儲存庫以外之儲存庫的請求資訊，計 算每個非繁忙儲存庫的存取請求數量；以及 對那些要存取接收最多存取請求的儲存庫的主元件， 允許以較高的優先權存取儲存庫。 14. 如申請專利範圍第13項所述之多儲存庫記憶體存 取仲裁方法，更包括： 選擇並輸出相對應於存取准許的請求資訊； 透過處理選定的請求資訊，輸出記憶體存取控制資 訊；以及 對應記憶體存取控制資訊存取儲存庫，以讀取或寫入 資料。 15. —種多儲存庫記憶體存取仲裁方法，包括： 從多數個主元件接收請求資訊； 暫時儲存寫入請求資訊；以及 允許與請求資訊相對應之主元件存取儲存庫，其中的 由主元件輸出並且用以存取非繁忙庫的請求資訊和暫時儲 存的寫入請求資訊。 16. 如申請專利範圍第15項所述之多儲存庫記憶體存 取仲裁方法，更包括： 選擇與輸出對應於存取准許的請求資訊； 透過處理選定的請求資訊，輸出記憶體存取控制資 23 2787勒„ 訊；以及 者寫ίίϊ應記憶體存取控制資訊，存取儲存庫以讀出或 取仲⑼之多儲存庫記憶體存 存庫繁=存庫的請求資訊’計算每個儲 件，麵的主元 取‘項所述之多儲存庫記憶體存 較低的優先權被^储存庫以相對於非繁忙狀態儲存庫 取仲:二申请::::第13項所述之多儲存庫記憶體存 儲存；ϊ射繁㈣存庫是正在被主元件之-存取的 20·如申請專利範圍帛15項所述之多儲存庫 的優=中繁忙儲存庫以相對於非繁忙儲存庫:低 15項所述之多儲存庫記憶體存 儲存庫。1忙儲存庫是正在被主元件之一存取的 24