TWI400614B - 在一xdr dram記憶體系統中處理寫入遮罩作業之方法、裝置及電腦程式產品 - Google Patents

Description

在一XDR DRAM記憶體系統中處理寫入遮罩作業之方法、裝置及電腦程式產品

本發明概言之係關於一種用於處理寫入遮罩作業之方法，且更具體言之係關於一種在一XDR^{T M} 記憶體系統中處理寫入遮罩作業之方法。

一極速資料率(XDR^{T M} )記憶體系統包含三個主要半導體組件：一記憶體控制器，至少一個XDR輸入輸出元(XIO)及多個XDR DRAM，其皆可自位於4440 El Camino Real,Los Altos,California 94022之Rambus公司獲得。由於有XDR DRAM，已極大地提高了來往於記憶體之資料傳送率。

一XDR記憶體系統中之寫入作業將一資料區塊儲存至XDR DRAM內。偶而，需儲存不足一個資料區塊之資料。然而，一XDR寫入作業僅支援將一滿資料區塊傳送至XDR DRAM。對於小於一區塊之寫入，記憶體控制器使用一寫入遮罩作業儲存該資料。於一習用DRAM記憶體系統中，系統使用一單個遮罩位元遮罩一位元組，或記憶體控制器完全不將該位元組寫入DRAM。然而，於一XDR記憶體系統中，一位元組遮罩值伴隨寫入遮罩作業，從而始終將一滿資料區塊傳送至DRAM。當該遮罩位元組值出現在該區塊中時，XDR DRAM不寫入對應記憶體位置。

寫入遮罩作業係由記憶體控制器結合XIO來完成。記憶體控制器將必需命令(包含讀取、寫入命令)發出至XIO。XDR記憶體系統中之寫入遮罩作業具有兩個習用程序。一程序需要搜索寫入資料以利用一雙埠資料緩衝器確定一遮罩值。為達成該目標，一保持該寫入資料之晶片上緩衝器具有2個埠，因而可同時讀取該寫入緩衝器中兩個位置。一埠讀取該寫入資料並計算遮罩值，而另一埠在資料匯流排上發送寫入資料。該兩個埠皆為必需，因為需兩次讀取用於一寫入作業之資料：一次用於遮罩計算，而一次用於將包含該遮罩值之資料發送至DRAM。一雙埠陣列比一單埠陣列佔用更多空間。藉助一單埠陣列完成寫入遮罩作業之能力將對習用方法提供一顯著改良。

另一習用程序涉及一推測性遮罩產生。藉助此程序，系統推測一遮罩值並於資料傳送期間核對此遮罩值。若該推測性遮罩值存在於資料封包中，則該系統發出一帶有一不同遮罩值之第二個寫入。此程序可導致兩個連續寫入作業，其造成一不必要之延遲。顯而易見，用於處理一XDR記憶體系統中之寫入遮罩作業之改進方法將改良系統效能。

本發明提供一種用於處理一XDR記憶體系統中之寫入遮罩作業之方法、裝置及電腦程式產品。本改進型寫入遮罩作業可改良涉及此等作業之延遲並減少晶片上之面積。於一說明性實施例中，在記憶體控制器與XDR DRAM之間傳送之一資料區塊被稱作一快取線(cacheline)或資料封包，且係128位元組。必要時該記憶體系統利用一寫入遮罩作業將少於一快取線之資料寫入該等XDR DRAM。對於此類型之作業，該系統必須遮罩彼等不被儲存之資料之位元組。為節省晶片上之空間，該改進型方法隨資料之接收完成一寫入遮罩作業之遮罩產生，此消除了對一雙埠陣列之需要。

在本發明中，記憶體控制器同時控制資料封包至一寫入緩衝器之傳輸及一錯誤校正碼(ECC)產生模組。該寫入緩衝器儲存該資料封包，直至記憶體控制器發出一遮罩寫入命令。該ECC產生模組產生一ECC值並將此值添加至該資料封包。該ECC產生模組將該資料封包傳輸至遮罩產生模組用於執行一遮罩計算。由於該遮罩計算模組僅對256個可能之位元組值中之144個進行解碼，此遮罩計算僅需要較少邏輯。該遮罩陣列儲存該遮罩值。一命令產生模組創建一納含該遮罩值之寫入遮罩命令。當記憶體控制器發出該寫入遮罩命令時，寫入緩衝器將所儲存之資料封包傳輸至一單獨ECC產生模組，該ECC產生模組於其中將該ECC值添加至該資料封包。該ECC產生模組及遮罩陣列將該寫入資料封包及遮罩值分別輸入一組位元組寬多工器。記憶體控制器將一遮罩寫入命令發送至DRAM，且控制信號指揮多工器遮罩該資料封包中與遮罩值相等之位元組。隨後，XDR DRAM儲存該已遮罩之資料封包。

下文闡述中陳述了大量具體細節以提供對本發明之徹底瞭解。然而，熟知此項技術者應瞭解，無需此等具體細節亦可實行本發明。於其他實例中，熟知之元件係以方塊圖形式圖解說明，以避免因不必要之細節而遮掩本發明。另外，大抵已省略關於網路通信、電磁信號技術及類似技術之細節，因為並不認為該等細節係獲得對本發明之徹底瞭解之必要，並認為該等細節係熟知此項技術者所瞭解。

參照圖式之圖1，參考數字100一般表示一圖解說明一完成XDR記憶體系統中寫入遮罩作業之裝置之方塊圖。於此實施例中，一XDR記憶體系統含有兩個分半記憶體控制器(未顯示)、兩個XIO(未顯示)及多個XDR DRAM(未顯示)。該記憶體控制器之每一半均結合一具體XIO工作，且此等組件一同控制往來於該等XDR DRAM之資料傳輸。該XDR系統利用系統匯流排102傳輸資料。於此實例中，每一寫入資料封包(快取線)含有128位元組。一快取線之資料每次傳輸佔據系統匯流排102上8拍(每拍16位元組)。該記憶體控制器控制該寫入資料封包至寫入緩衝器0 112或寫入緩衝器1 114之傳輸。寫入緩衝器0 112對應於一具體XIO及寫入緩衝器1 114對應於另一XIO。寫入緩衝器112或114儲存該寫入資料封包，直至一來自該記憶體控制器之命令啟始寫入作業。

該記憶體控制器亦控制寫入資料封包至一錯誤校正碼(ECC)產生模組104之傳輸。相應地，模組104產生一ECC值，該ECC值將被添加至寫入資料封包以保證該遮罩產生模組106不會產生一匹配該寫入資料或ECC位元組值之位元組值。具體而言，ECC產生模組104每一循環將兩位元組或16位元之錯誤校正碼添加至該寫入資料封包(每快取線8個循環)。ECC產生在相關技術中已眾所周知。在ECC產生後，每一循環將18位元組之資料傳輸至遮罩產生模組106。每一快取線存在144位元組(128位元組資料，16位元組ECC)。

該遮罩產生模組106產生一與寫入資料封包相關聯之1位元組或8位元遮罩值(在圖2中更詳細闡述)。然而，該遮罩值不能匹配任何寫入資料位元組值或ECC位元組值(144位元組)。該遮罩值作為一區塊中不欲儲存之資料位元組之「填充物」。遮罩產生模組106將該8個位元遮罩值傳輸至遮罩陣列0108或遮罩陣列1110。遮罩陣列108或110儲存該遮罩值，直至記憶體控制器啟始一寫入遮罩命令之產生。再一次地，遮罩陣列0108對應於一具體XIO且遮罩陣列1110對應於另一XIO。因而，遮罩陣列0108與寫入緩衝器0112經由同一XIO提供寫入遮罩資料，且遮罩陣列1110與寫入緩衝器1114經由另一XIO提供寫入遮罩資料。

記憶體控制器控制該遮罩值自遮罩陣列0108至命令產生模組116之傳輸，該命令產生模組依次使用該遮罩值產生一寫入遮罩命令0120(該寫入遮罩命令於一RQ匯流排上傳輸至XDR DRAM)。此命令0120告訴XDR DRAM(未顯示)不儲存任何匹配該遮罩值之位元組值。寫入緩衝器0112連接至一產生ECC值並將其添加至寫入資料封包之ECC產生模組130。該ECC產生模組130供應亦有該遮罩陣列0108之一輸入之MUX 0 134。該記憶體控制器基於應寫入哪一部分快取線(其餘部分藉由在該遮罩值中多工至每一經遮罩之資料位元組而被遮罩)來設定MUX 0 134。MUX 0 134之輸出係寫入資料0122，其在TDATA匯流排上被傳輸至XDR DRAM。自彼處，記憶體控制器控制藉由XIO之寫入資料0 122之傳輸以將該經遮罩之資料儲存至正確XDR DRAM中。於TDATA匯流排上，每一循環將一拍8位元組之資料與一位元組之ECC寫入至正確DRAM，且有超過16循環以提供144位元組之資料(128位元組之寫入資料及16位元組之ECC資料)。

遮罩陣列1110、寫入緩衝器1114、命令產生模組118、ECC產生模組132及MUX 1 136係上文所述組件之鏡像，並以同樣方式作業。許多此等細節係實施方案所特有且僅用於闡述本發明之一實施例。

藉由將遮罩值添加至寫入資料及寫入遮罩命令，XDR記憶體系統可將正確資料寫入XDR DRAM。該命令中之遮罩值通知DRAM該遮罩位元組之值及其應使用該值遮罩位元組。圖1僅存在遮罩產生邏輯106之一個實例。該邏輯106為兩個XIO產生遮罩值。來自記憶體控制器之寫入命令指示該資料將寫入哪一XDR DRAM。此外，遮罩產生隨資料被接收而完成，此消除了對一雙埠陣列之需要。該雙埠陣列分別由一遮罩陣列108或110及一單埠寫入緩衝器112或114所取代。

參照圖2，參考數字106一般表示一圖解說明一完成寫入遮罩作業中遮罩值產生之裝置之方塊圖。遮罩產生作業106有兩個組件。首先，記錄模組202接收每一循環18位元組之寫入資料封包，並跟蹤(記錄)該輸入資料中之位元組值。記錄模組202將輸出信號傳輸至查找首個零(find first zero)模組204，該等輸出信號可指示是否發現一特定資料位元組值(「1」表示發現，「0」表示未發現)。依次，若該查找首個零模組204於此等記錄輸出中發現一「0」，即指示該寫入資料封包不存在由「0」代表之位元組值，則模組204將彼位元組值編碼為一8位元遮罩值。

對於寫入作業而言，由於每一位元組均為8位元，故該記錄模組202應跟蹤全部256個可能位元組值之位元組值。然而，對於該實施例而言，記錄模組202僅查找該等輸入位元組值中一組具體值以節省晶片上之面積。在該實施例中，記錄模組202將最多144個(18位元組乘以8拍)可能位元組值與輸入位元組值比較，以便每一位元組發現一匹配者。對於記錄模組202查找之144個位元組值之每一個，該記錄模組均具有一單個輸出位元。輸入為每一循環18個位元組，故記錄模組202具有18個單獨的8至144個解碼器(解碼及追蹤該256個可能位元組值中哪144個係完全隨機並經選擇以限制所需之邏輯)。彼等144個輸出之每一個去往144個單元(記錄模組202中未顯示)。隨後，每一單元接收18個輸入(每個輸入位元組一個)，且若彼等輸入之任一接通，則其設定該輸出。於資料(快取線)之8個循環結束時，記錄模組202之輸出有效以指示該快取線包含彼位元組(「1」)或該快取線不包含彼位元組(「0」)。存在一重設信號以於各快取線之間重設所有記錄模組。

記錄模組202將其輸出傳輸至查找首個零模組204。該模組204自該等記錄輸出中查找首個零(或者任何零)。其使用該等記錄輸出以選擇一遮罩值。若該等記錄輸出皆為「1」，則模組204未發現一首個零，因此其輸出一不在記錄解碼器中使用之缺設位元組值。構建該缺設位元組值，使其不可能存在於輸入之寫入資料封包中。若該記錄輸出中存在一零，則查找首個零模組204選擇其發現之首個零並將其編碼為與該零相關聯之位元組值。此表明未於該輸入資料封包中發現該相關聯之位元組值(現係遮罩值)。模組204將該遮罩值傳輸至遮罩陣列0108或遮罩陣列1110。許多此等細節係實施方案所特有且僅詳細闡述以提供對本發明之更佳理解。

參照圖3，參考數字300一般表示一圖解說明該寫入遮罩作業中一遮罩值之計算及儲存過程之流程圖。首先，記憶體控制器發出一用於寫入遮罩作業之命令(步驟302)。隨後，ECC產生模組產生一ECC值並將其添加至寫入資料封包(步驟304)。獨立地，該記憶體控制器控制該寫入資料於一寫入匯流排中之儲存(步驟312)。遮罩產生模組計算一用於寫入資料封包之遮罩值(步驟306)。該記憶體控制器控制該遮罩值於一陣列中之儲存(步驟308)。最後，命令產生模組產生一納含該遮罩值之寫入命令(步驟310)。

參照圖式中之圖4，參考數字400一般表示一圖解說明寫入遮罩作業中經遮罩寫入資料之傳輸過程之流程圖。在遮罩產生模組產生該遮罩值及命令產生模組產生一納含該遮罩值之寫入遮罩命令後(步驟300)，記憶體控制器控制該經遮罩寫入資料至XDR DRAM之傳輸(步驟400)。首先，該記憶體控制器發出帶有該遮罩值之寫入命令(步驟402)。隨後，該記憶體控制器指揮寫入緩衝器傳輸該寫入資料(步驟404)。該記憶體控制器發出命令以添加一ECC值及一遮罩值至該寫入資料(步驟406)。最後，該記憶體控制器控制該經遮罩資料至DRAM之傳輸(步驟408)。此係藉以使用一XDR記憶體系統中一寫入遮罩作業來完成一小於一滿快取線之寫入之程序。

應瞭解本發明可採取多種形式及實施例。因此，可對本發明做數個變化而不背離本發明之範疇。概述於本文之能力可達成多種程式化模型之可能性。本揭示內容不應被理解為傾向於任何特定程式化模型，而相反係關於建立該等程式化模型之基礎概念。

因此，儘管已參考本發明之某些較佳實施例闡述了本發明，但需注意本文所揭示之實施例在本質上係說明性而非限制性，且各種各樣之變動、修改、變更及替代皆涵蓋於前述揭示內容中，並且於某些實例中，可單獨使用本發明之某些特徵而不相應使用其他特徵。熟習此項技術者可基於審閱上述較佳實施例之闡述認定許多此種變動及修改係合意。因此，寬廣地且以與本發明之範疇一致之方式解釋隨附申請專利範圍乃適宜之舉。

102．．．系統匯流排寫入資料

104．．．ECC(錯誤校正碼)產生模組

106．．．遮罩產生模組

108．．．遮罩陣列0

110．．．遮罩陣列1

112．．．寫入緩衝器0

114．．．寫入緩衝器1

116．．．命令產生模組

118．．．命令產生模組

120．．．命令0(RQ匯流排)

122．．．寫入資料0(TDATA匯流排)

124．．．寫入資料1(TDATA匯流排)

126．．．命令1(RQ匯流排)

130．．．ECC(錯誤校正碼)產生模組

132．．．ECC(錯誤校正碼)產生模組

134．．．多工器0(MUX)

136．．．多工器1(MUX)

202．．．記錄模組

204．．．查找首個零模組

為更徹底瞭解本發明及其優勢，現結合附圖參考下述說明，其中：圖1係一圖解說明一完成XDR^{T M} 記憶體系統中寫入遮罩作業之裝置之方塊圖；圖2係一圖解說明一完成寫入遮罩作業中遮罩值產生之裝置之方塊圖；圖3係一圖解說明一用於寫入遮罩作業之遮罩值之計算及儲存過程之流程圖；及圖4係一圖解說明一用於寫入遮罩作業之經遮罩寫入資料之傳輸過程之流程圖。

102．．．系統匯流排寫入資料

104．．．ECC(錯誤校正碼)產生模組

106．．．遮罩產生模組

108．．．遮罩陣列0

110．．．遮罩陣列1

112．．．寫入緩衝器0

114．．．寫入緩衝器1

116．．．命令產生模組

118．．．命令產生模組

120．．．命令0(RQ匯流排)

122．．．寫入資料0(TDATA匯流排)

124．．．寫入資料1(TDATA匯流排)

126．．．命令1(RQ匯流排)

130．．．ECC(錯誤校正碼)產生模組

132．．．ECC(錯誤校正碼)產生模組

134．．．多工器0(MUX)

136．．．多工器1(MUX)

Claims (20)

1. 一種用於在一含有複數個緩衝器及複數個XDR(極速資料率)DRAM(動態隨機存取記憶體)之XDR DRAM記憶體系統中處理寫入遮罩作業之方法，其包括：將一資料封包儲存於複數個寫入緩衝器之至少一者中；於該資料封包上獨立執行一遮罩計算以確定一遮罩值；將該遮罩值儲存於複數個遮罩緩衝器之至少一者中；利用該遮罩值產生一遮罩寫入命令；遮罩該資料封包以響應該遮罩寫入命令；及僅將該資料封包之未遮罩部分儲存於該複數個XDR DRAM之至少一者中。
2. 如請求項1之方法，其中該執行步驟進一步包括為該資料封包計算一錯誤校正碼(ECC)以在執行遮罩計算之前確定一ECC值，並添加該ECC值至該資料封包。
3. 如請求項2之方法，其中該執行步驟進一步包括查找一未包含於該資料封包或該ECC值中之遮罩值。
4. 如請求項3之方法，其中該查找一遮罩值之步驟進一步包括解碼與該資料封包之位元組長度相等之數個位元組值。
5. 如請求項1之方法，其中該遮罩步驟進一步包括於該資料封包上執行一ECC計算以於遮罩該資料封包之前確定一ECC值，並將該ECC值添加至該資料封包。
6. 如請求項5之方法，其中該遮罩步驟進一步包括藉由遮罩該資料封包中與該遮罩值相等之部分而產生一經遮 罩之資料封包。
7. 一種用於在一XDR DRAM記憶體系統中處理寫入遮罩作業之裝置，其包括：至少一個寫入緩衝器，其至少經組態以儲存一資料封包；至少一個遮罩產生模組，其至少經組態以產生一用於該資料封包之遮罩值；至少一個遮罩陣列，其至少經組態以儲存該遮罩值並藉由介面連接該至少一個遮罩產生模組；至少一個多工器，其至少經組態以：自該至少一個寫入緩衝器接收該資料封包之輸入及自該至少一個遮罩陣列接收該遮罩值；及輸出一經遮罩之資料封包；及至少一個XDR DRAM，其至少經組態以儲存該經遮罩之資料封包。
8. 如請求項7之裝置，其中該裝置進一步包括至少一個命令產生模組，該命令產生模組至少經組態以利用該遮罩值產生一寫入遮罩命令並藉由介面連接該至少一個遮罩陣列。
9. 如請求項8之裝置，其中該至少一個多工器係至少經組態以響應該寫入遮罩命令輸出一經遮罩之資料封包。
10. 如請求項7之裝置，其中該裝置進一步包括至少一個ECC產生模組，該ECC產生模組至少經組態以在該資料封包上執行一ECC計算、將該ECC值添加至該資料封包及藉 由介面連接該至少一個遮罩產生模組。
11. 如請求項10之裝置，其中該至少一個遮罩產生模組係至少經組態以產生一不包含於帶有該ECC值之該資料封包中之遮罩值。
12. 如請求項11之裝置，其中該至少一個遮罩產生模組係至少經組態以解碼與該資料封包之長度相等之該數個位元組值，以查找該遮罩值。
13. 如請求項7之裝置，其中該裝置進一步包括至少一個ECC產生模組，該ECC產生模組至少經組態以在該資料封包上執行一ECC計算、將該ECC值添加至該資料封包及藉由介面連接該至少一個寫入緩衝器。
14. 如請求項7之裝置，其中該至少一個多工器至少經組態以遮罩該資料封包中與該遮罩值相等之部分。
15. 一種電腦程式產品，其用於在一含有複數個緩衝器及複數個XDR DRAM之XDR DRAM記憶體系統中處理寫入遮罩作業，其包括：用於將一資料封包儲存於複數個寫入緩衝器之至少一者中之電腦碼；用於在資料封包上獨立執行一遮罩計算以確定一遮罩值之電腦碼；用於將該遮罩值儲存於複數個遮罩緩衝器之至少一者中之電腦碼；用於利用該遮罩值產生一遮罩寫入命令之電腦碼；用於響應該遮罩寫入命令而遮罩該資料封包之電腦 碼；及用於將該經遮罩資料封包儲存於該複數個XDR DRAM之至少一個中之電腦碼。
16. 如請求項15之電腦程式產品，其中該用於在該資料封包上執行一遮罩計算之電腦碼進一步包括在該資料封包上執行一ECC計算以在執行一遮罩計算之前確定一ECC值，並將該ECC值添加至該資料封包。
17. 如請求項16之電腦程式產品，其中該用於執行一遮罩計算之電腦碼進一步包括查找一不包含於該資料封包或該ECC值中之遮罩值。
18. 如請求項17之電腦程式產品，其中該用於查找一遮罩值之電腦碼進一步包括解碼與該資料封包之長度相等之該數個位元組值。
19. 如請求項15之電腦程式產品，其中該用於響應該遮罩寫入命令遮罩該資料封包之電腦碼進一步包括於該資料封包上執行一ECC計算以在遮罩該資料封包之前確定一ECC值，並將該ECC值添加至該資料封包。
20. 如請求項19之電腦程式產品，其中該用於響應該遮罩寫入命令遮罩該資料封包之電腦碼進一步包括藉由遮罩該資料封包中與該遮罩值相等之部分而產生一經遮罩之資料封包。