TWI646460B - 資料處理電路與資料處理方法 - Google Patents

Abstract

一種資料處理電路，包括一條件輸入電路以及一搜尋引擎陣列。條件輸入電路接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件。搜尋引擎陣列接收搜尋條件，並且根據搜尋條件平行地執行資料搜尋事件。搜尋引擎陣列包含一儲存媒體以及複數搜尋引擎，各資料搜尋事件所對應之搜尋條件分別被提供給搜尋引擎，並且搜尋引擎陣列存取一隨機存取記憶體以將隨機存取記憶體所儲存之資料載入儲存媒體。搜尋引擎同時根據對應之搜尋條件搜尋儲存媒體所儲存之資料，以執行對應之資料搜尋事件，並分別取得對應之搜尋結果。

Description

資料處理電路與資料處理方法

本發明係關於一種資料處理電路，特別是關於一種可平行處理多個資料搜尋事件之資料處理電路。

隨著資料儲存裝置的科技在近幾年快速地成長，許多手持式資料儲存裝置，如符合SD/MMC規格、CF規格、MS規格與XD規格的記憶卡、固態硬碟、內嵌式記憶體(embedded Multi Media Card，縮寫為eMMC)以及通用快閃記憶體(Universal Flash Storage，縮寫為UFS)已經廣泛地被應用在多種用途上。因此，在這些資料儲存裝置上，有效的存取控制也變成一個重要的議題。其中如何有效存取資料儲存裝置以加速資料搜尋更是備受關注。

傳統技術中，於存取資料儲存裝置前必須先確認資料儲存裝置是否處於忙碌的狀態。若資料儲存裝置正處於忙碌的狀態，則必須等待資料儲存裝置恢復閒置後，才能存取資料儲存裝置。因此，當有多筆不同的資料搜尋請求必須執行時，上述確認-等待的流程將導致系統的運作停擺，造成不樂見的系統延遲。

為了解決上述問題，本發明提出一種資料處理電 路，耦接至一隨機存取記憶體，包括一條件輸入電路以及一搜尋引擎陣列。條件輸入電路接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件。搜尋引擎陣列耦接至條件輸入電路以接收搜尋條件，並且根據搜尋條件平行地執行資料搜尋事件。搜尋引擎陣列包含一儲存媒體以及複數搜尋引擎，各資料搜尋事件所對應之搜尋條件分別被提供給搜尋引擎，並且搜尋引擎陣列存取隨機存取記憶體以將隨機存取記憶體所儲存之資料載入儲存媒體。搜尋引擎同時根據對應之搜尋條件搜尋儲存媒體所儲存之資料，以執行對應之資料搜尋事件，並分別取得對應之搜尋結果。

本發明另提出一種資料處理方法，適用於一資料處理電路，包括：接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件；將各資料搜尋事件所對應之搜尋條件分別提供給資料處理電路之複數搜尋引擎之一者；存取一隨機存取記憶體以將隨機存取記憶體所儲存之資料載入資料處理電路之一儲存媒體；由搜尋引擎同時根據對應之搜尋條件搜尋儲存媒體所儲存之資料，以執行對應之資料搜尋事件；以及取得各資料搜尋事件所對應之一搜尋結果，其中於執行資料搜尋事件時，隨機存取記憶體僅被存取一次。

100、313‧‧‧資料處理電路

110‧‧‧條件輸入電路

120‧‧‧搜尋引擎陣列

121‧‧‧儲存媒體

122‧‧‧搜尋引擎

123‧‧‧條件鎖存電路

130‧‧‧狀態暫存電路

140‧‧‧離線暫存電路

200、312‧‧‧隨機存取記憶體

300‧‧‧資料儲存裝置

310‧‧‧控制器

311‧‧‧微控制器

320‧‧‧記憶體

400‧‧‧主機

S402、S404、S406、S408‧‧‧步驟

S1、S2、S3‧‧‧搜尋條件

T1、T2、T3‧‧‧搜尋目標位址

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之資料處理電路方塊圖。

第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之利用複數搜 尋引擎同時執行複數資料搜尋事件之範例示意圖

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之資料儲存裝置之方塊示意圖。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之資料處理方法流程圖。

第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之平行處理多個資料搜尋事件示意圖。

為讓本發明之目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出本發明之具體實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，應理解下列實施例可經由軟體、硬體、韌體、或上述任意組合來實現。

第1圖係顯示根據本發明一實施例所述之資料處理電路方塊圖。資料處理電路100可耦接至一隨機存取記憶體(RAM)200，並且包括一條件輸入電路110、一搜尋引擎陣列120、一狀態暫存電路130以及一離線暫存電路140。條件輸入電路110可自一微處理器、一直接記憶體存取(DMA)電路或任一裝置接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件，其中執行一資料搜尋事件可需要一或多個搜尋條件。微處理器可以是任一電子裝置或任一系統之處理器，舉例而言，於本發明之一實施例中，資料處理電路100可被實施於一資料儲存裝置之一控制器內，而微處理器可以是該控制器內部之一微控制器。然而，本發明之應用並不限於此。

由於條件輸入電路110可自不同的裝置接收搜尋條件，搜尋條件可能具有不同的格式，因此，根據本發明之一實施例，條件輸入電路110也可包含一或多個轉換電路，用以將接收到的搜尋條件之格式轉換為統一之格式。

搜尋引擎陣列120耦接至條件輸入電路110，以接收搜尋條件，並且可根據搜尋條件平行地執行複數資料搜尋事件。根據本發明之一實施例，所述之平行地執行代表複數資料搜尋事件可同時被執行。搜尋引擎陣列120可包含一儲存媒體121、複數搜尋引擎122以及複數對應之條件鎖存電路123。儲存媒體121可以是任何形式的記憶體裝置，用以儲存自隨機存取記憶體200載入之資料。根據本發明之一實施例，搜尋引擎陣列120可配置對應之硬體裝置，例如一記憶體存取電路，用以將隨機存取記憶體200所儲存之資料載入搜尋引擎陣列120內之儲存媒體121。

各條件鎖存電路123可自條件輸入電路110擷取或接收一資料搜尋事件所對應之一或多個搜尋條件。根據本發明之一實施例，一組或多組搜尋引擎122與條件鎖存電路123可被配置以處理一資料搜尋事件，而其中資料搜尋事件的內容及複雜度可依系統或微處理器之需求而被彈性地設計。條件鎖存電路123將取得之一或多個搜尋條件提供給對應之搜尋引擎122，搜尋引擎122可根據對應之搜尋條件存取儲存媒體121內所儲存之資料，以執行對應之資料搜尋事件。舉例而言，搜尋引擎122可根據對應之搜尋條件所設定的資料位址範圍存取一特定位址範圍的資料，以執行對應之資料搜尋事件。

此外，根據本發明之一實施例，搜尋引擎122可更包含對應的儲存媒體，用以根據對應之搜尋條件存取儲存媒體121內所儲存之資料，將資料或一部分之資料複製或載入內建的儲存媒體。

根據本發明之一實施例，如第1圖所示之複數搜尋引擎122可同時根據對應之搜尋條件搜尋儲存媒體121或搜尋引擎122內建之儲存媒體所儲存之資料，以同時執行對應之資料搜尋事件，並分別取得對應之一搜尋結果。搜尋的結果可依資料搜尋事件的內容而以不同的形式呈現。舉例而言，若資料搜尋事件的內容為尋找一目標是否存在，則搜尋的結果可以是一旗標(flag)，用以代表搜尋目標是否儲存於隨機存取記憶體200中，或者是一位址，用以指出搜尋目標所儲存之位址。舉另一例，若資料搜尋事件的內容為將資料做特定排序，則搜尋的結果也可以是將資料依照搜尋條件進行排序後的結果。

此外，根據本發明之一實施例，搜尋引擎122之一者也可根據對應之搜尋條件處理資料，並且將處理過的資料儲存於內建的儲存媒體中。處理過的資料可由多個搜尋引擎122共用。當其他搜尋引擎122於執行對應之資料搜尋事件時需要此處理過的資料時，則可直接取用此處理過的資料而無需做重複的運算或處理。

搜尋引擎122可將搜尋結果輸出至狀態暫存電路130。狀態暫存電路130耦接至搜尋引擎陣列120，用以儲存各資料搜尋事件所對應之搜尋結果。舉例而言，各資料搜尋事件可被配置一對應之識別編號，所對應之搜尋結果則可連結至對 應之識別編號。

離線暫存電路140可耦接至狀態暫存電路130，用以接收先前所產生之搜尋結果。於本發明之實施例中，狀態暫存電路130可用以儲存數筆最新的搜尋結果，待後續有其他新的搜尋結果產生後，則可將先前的搜尋結果傳送至離線暫存電路140保存。

與傳統技術中，當任一裝置有存取或搜尋資料的需求時，需等待資料儲存裝置恢復閒置後才能存取資料儲存裝置的設計不同，於本發明之實施例中，當微處理器、DMA電路或任一裝置有存取或搜尋資料的需求時，僅需將搜尋條件傳送至條件輸入電路110即可。微處理器、DMA電路或任一裝置可接著執行其他的工作。於等待一段時間後，再詢問狀態暫存電路130或離線暫存電路140是否搜尋結果已產生。例如，根據資料搜尋事件所對應之識別編號詢問狀態暫存電路130。如此一來，可節省傳統技術中確認-等待的流程所花費的時間。

此外，於本發明之另一實施例，除了被動地等待詢問之外，狀態暫存電路130也可主動地於接收到搜尋結果後發出一中斷信號(interrupt)，用以主動地通知需要此搜尋結果之裝置。同樣地，如此一來也可節省傳統技術中確認-等待的流程所花費的時間。

此外，根據本發明之一實施例，搜尋引擎陣列120於執行複數資料搜尋事件時，僅需存取隨機存取記憶體200一次。由於隨機存取記憶體200內所儲存之資料可被載入儲存媒體121，因此只要隨機存取記憶體200內所儲存之資料未被變化 的情況下，搜尋引擎陣列120都無須再存取隨機存取記憶體200。如此一來，即便同一時間有多個資料搜尋事件須被執行，也可節省傳統技術中需多次存取隨機存取記憶體200所花費的時間，並且達到隨機存取記憶體200的最小使用量。

此外，由於搜尋引擎陣列120中配置有多套的搜尋引擎122，各搜尋引擎122也可依搜尋條件將載入儲存媒體121之資料或一部分資料複製或載入其內建之儲存媒體，因此，各搜尋引擎122可同時執行對應之資料搜尋事件。相較於傳統技術中，必須以分時的方式依序處理不同的資料搜尋事件，於本發明之實施例中，複數個資料搜尋事件可同時且平行地被處理，如此一來，可更進一步提高資料處理的效率。

第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之利用複數搜尋引擎同時執行複數資料搜尋事件之範例示意圖。如圖所示，於此範例中，搜尋引擎陣列可包含複數不同的搜尋引擎，用以執行不同種類的搜尋，例如，包含圖樣比對引擎、數值遞增/遞減搜尋引擎、：數值分類引擎、最大/最小數值搜尋引擎以及數值計算引擎等。各引擎可自對應之條件鎖存電路接收搜尋條件，並根據搜尋條件同時處理資料及/或同時進行資料搜尋，以產生對應之搜尋結果。搜尋結果可被輸出至狀態暫存電路。

如上述，於本發明之一實施例中，上述之資料處理電路可被實施於一資料儲存裝置之一控制器內。

第3圖係顯示根據本發明一實施例所述之資料儲存裝置之示意圖。在一實施例中，資料儲存裝置300包括控制器310與記憶體320，並且資料儲存裝置300可耦接主機400以傳 送資料與指令或接收資料與指令。記憶體320可以為非揮發性記憶體，例如反集閘快閃記憶體(NAND Flash)。主機400可以為手機、平板電腦、筆記型電腦、導航機或車載系統等。

控制器310耦接記憶體320，以相互傳送資料與指令或接收資料與指令。進一步而言，控制器310可包括微控制器311、隨機存取記憶體312以及上述之資料處理電路313。於本發明之實施例中，當微控制器311有存取或搜尋隨機存取記憶體312內所儲存之資料的需求時，僅需將搜尋條件傳送至資料處理電路313即可。微處理器311可接著執行其他的工作。待接收到中斷信號，或等待一段時間後，再自資料處理電路313取得搜尋結果即可。

第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之資料處理方法流程圖，適用於一資料處理電路。首先，自一微處理器或任一裝置接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件(步驟S402)。接著，將各資料搜尋事件所對應之搜尋條件分別提供給複數搜尋引擎之一者(步驟S404)。接著，存取隨機存取記憶體以將隨機存取記憶體所儲存之資料載入資料處理電路之一儲存媒體(步驟S406)。最後，由搜尋引擎同時根據對應之搜尋條件搜尋儲存媒體所儲存之資料，以執行對應之資料搜尋事件，並且取得各資料搜尋事件所對應之一搜尋結果(步驟S408)。

如上述，由於微處理器或任一裝置有存取或搜尋資料的需求時，僅需將搜尋條件傳送至資料處理電路即可。如此一來，可節省傳統技術中確認-等待的流程所花費的時間。

此外，由於資料處理電路於執行複數資料搜尋事件時僅需存取隨機存取記憶體一次，因此，可節省傳統技術中需多次存取隨機存取記憶體所花費的時間，並且達到隨機存取記憶體200的最小使用量。

此外，由於資料處理電路中配置有多套的搜尋引擎，各搜尋引擎可同時執行對應之資料搜尋事件。因此，可更進一步提高資料處理的效率。

第5圖係顯示根據本發明之一實施例所述之平行處理多個資料搜尋事件示意圖。如圖所示，搜尋引擎可根據搜尋條件S1、S2與S3同時進行資料搜尋，直到找到對應之搜尋目標位址T1、T2與T3後即可分別停止搜尋，因此，三個資料搜尋事件可被平行地處理，大幅提高資料處理的效率。

本發明說明書中「耦接」一詞係泛指各種直接或間接之電性連接方式。本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (15)

1. 一種資料處理電路，耦接至一隨機存取記憶體，包括：一條件輸入電路，接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件；以及一搜尋引擎陣列，耦接至該條件輸入電路以接收該等搜尋條件，並且根據該等搜尋條件平行地執行該等資料搜尋事件，其中不同之資料搜尋事件同時且平行地被處理；其中該搜尋引擎陣列包含一儲存媒體以及複數搜尋引擎，各資料搜尋事件所對應之該等搜尋條件之一或多者分別被提供給該等搜尋引擎，並且其中該搜尋引擎陣列存取該隨機存取記憶體以將該隨機存取記憶體所儲存之資料載入該儲存媒體，並且該儲存媒體為該等搜尋引擎所共用，該等搜尋引擎同時根據對應之該等搜尋條件搜尋該儲存媒體所儲存之該資料，以執行對應之該資料搜尋事件，並分別取得對應之搜尋結果。
2. 如申請專利範圍第1項所述之資料處理電路，更包括：一狀態暫存電路，耦接至該搜尋引擎陣列，用以儲存各資料搜尋事件所對應之該搜尋結果。
3. 如申請專利範圍第1項所述之資料處理電路，其中該搜尋引擎陣列於執行該等資料搜尋事件時僅需存取該隨機存取記憶體一次。
4. 如申請專利範圍第1項所述之資料處理電路，其中該等搜尋引擎之一或多者更根據對應之該等搜尋條件複製該資料之一部分，以同時執行對應之該資料搜尋事件。
5. 如申請專利範圍第1項所述之資料處理電路，其中該等搜尋引擎之一者更根據對應之該等搜尋條件處理該資料，並且與該等搜尋引擎之另一者共用處理過之資料。
6. 如申請專利範圍第2項所述之資料處理電路，其中該條件輸入電路自一微處理器接收該等搜尋條件之至少一者，並且該狀態暫存電路於取得該等搜尋條件之至少一者所對應之該搜尋結果後，更產生一中斷信號，用以通知該微控制器。
7. 一種資料處理方法，適用於一資料處理電路，該資料處理電路耦接至一隨機存取記憶體，包括：接收並儲存複數資料搜尋事件所需之複數搜尋條件；將各資料搜尋事件所對應之該等搜尋條件之一或多者分別提供給該資料處理電路之複數搜尋引擎之一者；存取該隨機存取記憶體以將該隨機存取記憶體所儲存之資料載入該資料處理電路之一儲存媒體，其中該儲存媒體為該等搜尋引擎所共用；由該等搜尋引擎同時根據對應之該等搜尋條件搜尋該儲存媒體所儲存之該資料，以執行對應之該資料搜尋事件，其中不同之資料搜尋事件同時且平行地被處理；以及取得各資料搜尋事件所對應之一搜尋結果；其中於執行該等資料搜尋事件時，該隨機存取記憶體僅被存取一次。
8. 如申請專利範圍第7項所述之資料處理方法，其中該等搜尋條件之至少一者係接收自該一微處理器，該方法更包括：將各資料搜尋事件所對應之該搜尋結果儲存於該資料處理電路之一狀態暫存電路，使該微處理器可藉由詢問該狀態暫存電路取得對應之搜尋結果。
9. 如申請專利範圍第7項所述之資料處理方法，更包括：由該等搜尋引擎之一或多者根據對應之該等搜尋條件複製該資料之一部分，以致使該等搜尋引擎同時執行對應之該資料搜尋事件。
10. 如申請專利範圍第7項所述之資料處理方法，更包括：根據對應之該等搜尋條件處理該資料；以及於該等搜尋引擎之間共享處理過之資料。
11. 如申請專利範圍第7項所述之資料處理方法，更包括：於取得該搜尋結果後產生一中斷信號。
12. 如申請專利範圍第1項所述之資料處理電路，其中各搜尋引擎包括一內建儲存媒體，該等搜尋引擎之一者更根據對應之該等搜尋條件處理該資料，並且將處理過之資料儲存於該搜尋引擎所對應之該內建儲存媒體。
13. 如申請專利範圍第1項所述之資料處理電路，其中各搜尋引擎包括一內建儲存媒體，該等搜尋引擎之一者更根據對應之該等搜尋條件將該資料之一部分載入該搜尋引擎所對應之該內建儲存媒體。
14. 如申請專利範圍第7項所述之資料處理方法，其中各搜尋引擎包括一內建儲存媒體，該方法更包括：由該等搜尋引擎之一者根據對應之該等搜尋條件處理該資料；以及將處理過之資料儲存於該搜尋引擎所對應之該內建儲存媒體。
15. 如申請專利範圍第7項所述之資料處理方法，其中各搜尋引擎包括一內建儲存媒體，該方法更包括：由該等搜尋引擎之一或多者根據對應之該等搜尋條件將該資料之一部分以載入該搜尋引擎所對應之該內建儲存媒體。