專利名稱：用于提高存儲器處理速度的計算機系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于提高存儲器的處理速度的計算機系統(tǒng)和方法。更具體地講，本發(fā)明涉及一種用于提高存儲器的處理速度的計算機系統(tǒng)和方法，所述方法和系統(tǒng)能夠通過提供與存儲器模塊的數(shù)量相對應(yīng)的多個通用計數(shù)器來生成適合于每個存儲器模塊的操作特性的時鐘信號。
背景技術(shù)：
通常，如圖1所示，計算機系統(tǒng)的主板具有中央處理單元(CPU)10、系統(tǒng)控制器20和存儲器40。CPU 10通過系統(tǒng)控制器20控制計算機系統(tǒng)中的所有設(shè)備，包括存儲器40。
系統(tǒng)控制器20包括CPU總線控制器21、I2C控制器23、外圍部件互連(PCI)控制器25、以及存儲器控制器30。CPU總線控制器21控制外部總線和內(nèi)部總線的操作，所述外部總線將CPU的處理結(jié)果提供給外圍設(shè)備，而所述內(nèi)部總線在CPU 10電路內(nèi)部傳送數(shù)據(jù)。I2C控制器23控制支持控制器間的通信或者每個控制器與存儲器40之間的通信的I2C通信。I2C通信使用一條用于時鐘信號傳輸?shù)木€路和一條用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)木€路，它們是通信所必需的。PCI控制器25控制用于在裝在PCI插槽的外圍設(shè)備與CPU 10之間交換數(shù)據(jù)的總線。存儲器控制器30對存儲器40進行控制，以便在存儲器40中存儲數(shù)據(jù)或從存儲器中提取數(shù)據(jù)。
如圖2所示，存儲器控制器30包括刷新控制器31、控制寄存器32、通用計數(shù)器33、地址生成單元34、命令創(chuàng)建單元35、以及數(shù)據(jù)生成單元36。刷新控制器31控制存儲器40以刷新周期被刷新?？刂萍拇嫫?2存儲控制系統(tǒng)控制器20所需的信號。通用計數(shù)器33輸出適合于每個存儲器模塊的操作的時鐘信號，而地址生成單元34將系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換為存儲器地址。命令創(chuàng)建單元35給出與存儲器地址相對應(yīng)的命令，用于在存儲器模塊中存儲信息以及從存儲器模塊檢索(retrieve)信息。數(shù)據(jù)生成單元36存儲和提取數(shù)據(jù)。
存儲器40被用來存儲用于操作計算機系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)和程序。存儲器具有以包括標(biāo)準(zhǔn)接口的模塊形式提供的若干存儲體(bank)。如圖1所示，以模塊形式提供的存儲器模塊45包括易失性存儲器設(shè)備46和非易失性存儲器設(shè)備48。易失性存儲器設(shè)備46用于存儲程序和數(shù)據(jù)，而非易失性存儲器設(shè)備48用于存儲關(guān)于每個存儲器模塊45的操作特性的信息。所述操作特性信息包括RAS(Row Address Strobe，行地址選通)至CAS(Column Address Strobe，列地址選通)、CAS潛伏時間(CAS Latency)、刷新周期、存取時間、預(yù)充電時間、存儲器容量、以及行和列的數(shù)量(number)。
在計算機系統(tǒng)的初始化中，計算機系統(tǒng)的CPU 10訪問每個存儲器模塊中的非易失性存儲器設(shè)備48，并讀取存儲器模塊45的操作特性信息。此時，非易失性存儲器設(shè)備48受到系統(tǒng)控制器20的I2C控制器23的控制。CPU 10根據(jù)所讀取的存儲器的操作特性通過存儲器控制器30控制存儲器模塊45。
由CPU 10讀取的存儲器模塊45的操作特性中，關(guān)于操作定時的信息，例如，RAS至CAS和CAS潛伏時間，對確定存儲器40的操作速度很重要。
通常，一個計算機系統(tǒng)具有多個存儲器模塊45。另一方面，不管計算機系統(tǒng)和存儲器模塊是否具有相同的標(biāo)準(zhǔn)或來自同一個制造商，各個存儲器模塊45可能具有幾乎相同的操作特性或不同的操作特性。因此，當(dāng)操作特性不同時，根據(jù)一個操作的操作特性來操作各個存儲模塊45是不合理的。
例如，如果一個存儲器模塊的RAS至CAS和CAS潛伏時間分別操作3個時鐘周期，則根據(jù)該時鐘，RAS、CAS和DATA以如圖3A所示的波形來操作。即，RAS至CAS操作3個時鐘周期，所以RAS與CAS之間的延遲時間是3個時鐘周期。CAS潛伏時間操作3個時鐘周期，所以數(shù)據(jù)在CAS發(fā)生后3個時鐘周期之后被傳輸。因此，數(shù)據(jù)傳輸所需的時間為至少6個時鐘周期。
如果另一個存儲器模塊的RAS至CAS和CAS潛伏時間分別操作2個時鐘周期，如圖3B所示，RAS和CAS之間的延遲時間是2個時鐘周期，而CAS潛伏時間為2個時鐘周期。因此，傳輸數(shù)據(jù)需要至少4個時鐘周期。
當(dāng)多個存儲器模塊45具有不同的操作特性時，CPU 10根據(jù)最慢的存儲器模塊45的操作速度來進行操作。即，CPU 10根據(jù)3個時鐘周期的操作速度來控制各個存儲器模塊45。CPU 10根據(jù)最慢的存儲器模塊45的操作速度來控制存儲器模塊是因為在存儲器控制器30中存在一個通用計數(shù)器33。通常，通用計數(shù)器33能夠?qū)σ粋€時鐘信號計數(shù)。但是，當(dāng)各個存儲器模塊45具有不同的操作速度時，通用計數(shù)器33根據(jù)最慢的操作速度來對時鐘信號進行計數(shù)。因此，CPU 10根據(jù)由通用計數(shù)器計數(shù)的時鐘的操作速度，即，根據(jù)最慢的存儲器模塊45來控制存儲器。如果提供了具有較快操作速度的存儲器模塊45，則以最慢的存儲器模塊45的操作速度來執(zhí)行操作。從而，不能最大限度地利用存儲器模塊45的操作速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實施例的一個方面致力于解決至少上述問題和/或缺點，并提供了至少下述優(yōu)點。因此，本發(fā)明實施例的一個方面是提供一種計算機系統(tǒng)，用于在安裝了多個存儲器模塊時，通過根據(jù)存儲器模塊的操作特性控制存儲器模塊的操作，來提高存儲器的處理速度。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的上述方面，提供了一種用于提高存儲器處理速度的計算機系統(tǒng)，其包括用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器，該存儲器包括至少一個存儲器模塊。存儲器控制器根據(jù)來自中央處理單元(CPU)的命令控制存儲器模塊的操作，并且其中所述存儲器控制器包括多個通用計數(shù)器，其生成用于操作存儲器模塊的時鐘。
所提供的通用計數(shù)器對應(yīng)于與所提供的存儲器模塊相同的數(shù)量，從而使得通用計數(shù)器和存儲器模塊可以一一對應(yīng)。
通用計數(shù)器生成適合于由CPU讀取的相應(yīng)存儲器模塊的操作特性的時鐘信號。
操作特性可以包括RAS至CAS、CAS潛伏時間、刷新周期、存取時間、預(yù)充電時間、存儲器容量、或行和列的數(shù)量中的至少一個。
通用計數(shù)器根據(jù)由相應(yīng)存儲器模塊的操作特性確定的RAS至CAS和CAS潛伏時間的操作速度來生成時鐘。


通過下面結(jié)合附圖進行的描述，本發(fā)明特定示例實施例的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更加清楚，其中圖1是傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是傳統(tǒng)存儲器控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖3A說明了當(dāng)RAS至CAS和CAS潛伏時間分別操作3個時鐘周期時，時鐘、RAS、CAS和DATA的波形；圖3B說明了當(dāng)RAS至CAS和CAS潛伏時間分別操作2個時鐘周期時，時鐘、RAS、CAS和DATA的波形；和圖4是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的存儲器控制器的結(jié)構(gòu)框圖。
附圖中，所有相同的附圖參考標(biāo)號將被理解為指代相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
說明書中所定義的主題，諸如具體的結(jié)構(gòu)和元件是提供用來幫助全面理解本發(fā)明的實施例的。因此，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以對這里所描述的實施例進行各種改變和修改。而且，為了清楚和簡明起見，將省略對眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)的描述。
圖4是根據(jù)本發(fā)明示例實施例的結(jié)構(gòu)化的存儲器控制器。如圖4所示，存儲器140包括多個存儲器模塊145(存儲器模塊0、1、...n)。存儲器模塊145包括存儲程序和數(shù)據(jù)的易失性存儲器設(shè)備146和存儲關(guān)于各個存儲器模塊145的操作特性的信息的非易失性存儲器設(shè)備148。
存儲在非易失性存儲器設(shè)備148中的操作特性信息包括CAS潛伏時間和CAS，CAS潛伏時間是在接收到RAS至CAS之后查找存儲器陣列的準(zhǔn)確地址所用的時間，而CAS是RAS和CAS之間的傳輸時間差，其中RAS是存儲器陣列行地址，CAS是存儲器陣列列地址；刷新周期，其規(guī)定存儲器140的再充電周期；存取時間，其是訪問(approach)存儲器140以便在存儲器140中存儲數(shù)據(jù)和從存儲器140中提取數(shù)據(jù)所用的時間；預(yù)充電時間，其是在一個地址編號(number)和另一個地址編號的數(shù)據(jù)提取之間的時間差；存儲器容量；以及行和列的數(shù)量。
各個存儲器模塊145可以不包括非易失性存儲器設(shè)備148。在這種情況下，存儲器模塊145的操作特性信息被存儲在系統(tǒng)的獨立的程序中。CPU可以從所述程序中檢索操作特性信息，并控制存儲器140。
如圖4所示，支持在各個模塊145和CPU之間的接口的存儲器控制器130包括刷新控制器131、控制寄存器132、多個通用計數(shù)器133(通用計數(shù)器0、1、...n)、地址生成單元134、命令創(chuàng)建單元135、以及數(shù)據(jù)生成單元136。
刷新控制器131控制存儲器140根據(jù)存儲器140的刷新周期而被刷新。刷新工作是指對存儲器140的每個存儲單元的再充電處理。一列中的存儲單元由一次刷新工作來充電。刷新周期包括刷新存儲器列或整個存儲器陣列所用的時間。通常，在一個刷新周期中對一列進行充電。
控制寄存器132臨時地存儲控制存儲器140所需的命令或數(shù)據(jù)。
多個通用計數(shù)器133(通用計數(shù)器0、1、...n)與各個存儲器模塊145(存儲器模塊0、1、...n)一一對應(yīng)。一個通用計數(shù)器133根據(jù)一個存儲器模塊145的操作特性對時鐘進行計數(shù)。即，對應(yīng)于存儲器模塊145的數(shù)量提供了多個通用計數(shù)器133。用戶可以添加存儲器模塊145。但是，提供與存儲器控制器130所支持的最大數(shù)量的存儲器模塊一樣多的通用計數(shù)器是很重要的。
每個通用計數(shù)器133根據(jù)相應(yīng)的存儲器模塊145對時鐘進行計數(shù)。當(dāng)控制所選擇的存儲器模塊145時，使用與該存儲器模塊相對應(yīng)的通用計數(shù)器133來對時鐘進行計數(shù)。例如，如圖3A所示，如果存儲器模塊1的RAS至CAS和CAS潛伏時間分別操作3個時鐘周期，則通用計數(shù)器1根據(jù)存儲器模塊1的RAS至CAS和CAS潛伏時間的操作速度將存儲器模塊1的時鐘速度計數(shù)為3個時鐘周期。因此，CPU控制與存儲器模塊1相對應(yīng)的通用計數(shù)器1。
如圖3B所示，如果存儲器模塊2的RAS至CAS和CAS潛伏時間分別操作2個時鐘周期，則通用計數(shù)器2根據(jù)存儲器模塊2的RAS至CAS和CAS潛伏時間的操作速度將時鐘速度計數(shù)為2個時鐘周期。CPU以與存儲器模塊2的操作速度相對應(yīng)的時鐘速度來操作通用計數(shù)器2，以便以存儲器模塊2的操作速度來控制存儲器模塊2。
存在于存儲器控制器130中的通用計數(shù)器133的數(shù)量對應(yīng)于存儲器模塊145的數(shù)量。CPU以由每個存儲器模塊145的操作特性確定的操作速度來控制每個存儲器模塊145。
為了在存儲器140中查找數(shù)據(jù)或地址，地址生成單元134分析來自CPU的請求，將系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換為存儲器地址，并選擇與存儲器模塊145相對應(yīng)的存儲器芯片。地址生成單元134接收由CPU選擇的存儲器模塊145的系統(tǒng)地址，并將該系統(tǒng)地址提供給系統(tǒng)控制器20。地址生成單元134將所提供的系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換為以行和列表示的存儲器地址。地址生成單元134選擇與轉(zhuǎn)換后的存儲器地址相對應(yīng)的存儲器模塊145，并且所述存儲器芯片包括相應(yīng)的存儲器模塊145。
命令創(chuàng)建單元135根據(jù)地址生成單元134中的存儲器地址將相應(yīng)的RAS、CAS和寫使能(Write Enable，WE)傳輸給存儲器模塊145，并對存儲器模塊145進行定位以便輸入和輸出數(shù)據(jù)。WE是指用于在存儲器中存儲數(shù)據(jù)而傳輸?shù)男盘?，其只在存儲?shù)據(jù)時被傳輸?shù)酱鎯ζ髂K145。
數(shù)據(jù)生成單元136將數(shù)據(jù)存儲在由命令創(chuàng)建單元135定位的相應(yīng)的存儲器模塊中，或從相應(yīng)的存儲器模塊提取數(shù)據(jù)，并在輸入和輸出數(shù)據(jù)時一起傳輸數(shù)據(jù)掩模(Data Mask，DQM)信號。DQM信號指示數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，并且當(dāng)DQM信號指示數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確時，存儲器模塊145阻止數(shù)據(jù)被輸入和輸出。
以下，將在下面描述初始化處理，以及在結(jié)構(gòu)化的計算機系統(tǒng)中在存儲器中存儲數(shù)據(jù)或從存儲器檢索數(shù)據(jù)的處理。
在初始化處理中，CPU控制I2C控制器從每個存儲器模塊145的非易失性存儲器設(shè)備148中提取關(guān)于操作特性的信息。CPU根據(jù)操作每個存儲器模塊145的RAS至CAS和CAS潛伏時間所需的時鐘周期的數(shù)量來設(shè)置每個通用計數(shù)器133，使其以與存儲器模塊145相對應(yīng)的時鐘操作。
當(dāng)設(shè)置了每個通用計數(shù)器133的操作時鐘速度并且需要輸入或輸出數(shù)據(jù)時，根據(jù)存儲器，CPU通過系統(tǒng)控制器向存儲器控制器130的地址生成單元134提供指示所請求的存儲器模塊145位于哪里的系統(tǒng)地址。地址生成單元134對系統(tǒng)地址進行解碼，并將系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換為以行和列表示的存儲器地址。
如果生成了存儲器地址，則向每個通用計數(shù)器133提供關(guān)于所生成的存儲器地址的信息。在多個通用計數(shù)器133中，操作對應(yīng)于具有相應(yīng)的存儲器地址的存儲器模塊145的通用計數(shù)器133。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)換的存儲器地址屬于存儲器模塊3時，操作對應(yīng)于該存儲器模塊3的通用計數(shù)器3，并生成時鐘信號。
命令創(chuàng)建單元135將RAS、CAS和WE傳輸?shù)皆诘刂飞蓡卧?34轉(zhuǎn)換的存儲器地址，以便選擇相應(yīng)的存儲器模塊145。命令創(chuàng)建單元135與從所選擇的通用計數(shù)器133生成的時鐘同步地傳輸RAS、CAS和WE。如果存儲器模塊145被準(zhǔn)確地定位，則根據(jù)由命令創(chuàng)建單元135傳輸?shù)腞AS和CAS，數(shù)據(jù)生成單元136將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的存儲器模塊145，或從存儲器模塊145檢索數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)生成單元136的數(shù)據(jù)傳輸或檢索與從通用計數(shù)器133生成的時鐘同步地執(zhí)行。
計算機系統(tǒng)包括多個通用計數(shù)器133，以便與多個存儲器模塊145相對應(yīng)，并且CPU根據(jù)每個存儲器模塊145的操作特性控制存儲器模塊145和操作速度。
在傳輸RAS和CAS時，或在輸入和輸出數(shù)據(jù)時，CPU通過通用計數(shù)器133操作存儲器模塊145，通用計數(shù)器133根據(jù)所選擇的存儲器模塊145的操作速度生成時鐘。因此，計算機系統(tǒng)以提高的操作速度來操作每個存儲器模塊145，從而提高總體上的存儲器存取速度。
根據(jù)上述示例實施例，提供了動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)，其要求預(yù)定周期內(nèi)的刷新操作，以便不擦除信息。但是，本發(fā)明的示例實施例也可以被提供靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)，其只要接通電源就不會擦除信息。結(jié)果，SRAM不需要刷新控制器。
根據(jù)上述示例實施例，存儲器140被以存儲器模塊141為單元劃分。但是，本發(fā)明的示例實施例也可以應(yīng)用于存儲器140被以存儲體單元劃分的情況。這種情況下，地址生成單元134將存儲器地址生成為存儲體地址。
如上所述，本發(fā)明的示例實施例提供了多個通用計數(shù)器以生成與每個存儲器模塊的操作特性相對應(yīng)的時鐘，以便使每個存儲器模塊以提高的操作速度來操作。因此，增強了存儲器存取速度。
雖然參考本發(fā)明的特定示例實施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由所附權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。
權(quán)利要求
1.一種計算機系統(tǒng)，包括用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器，包括至少一個存儲器模塊；和存儲器控制器，用于根據(jù)來自中央處理單元CPU的命令控制所述至少一個存儲器模塊的操作，并且其中，所述存儲器控制器包括至少一個通用計數(shù)器，用于生成用于操作所述至少一個存儲器模塊的時鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機系統(tǒng)，還包括多個存儲器模塊，其中，與所述存儲器模塊一一對應(yīng)地提供通用計數(shù)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的計算機系統(tǒng)，其中，所述通用計數(shù)器生成適于由CPU讀取的各個相應(yīng)存儲器模塊的操作特性的時鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的計算機系統(tǒng)，其中，至少一個操作特性包括行地址選通RAS至列地址選通CAS、CAS潛伏時間、刷新周期、存取時間、預(yù)充電時間、存儲器容量、以及行和列的數(shù)量中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的計算機系統(tǒng)，其中至少一個通用計數(shù)器根據(jù)由相應(yīng)存儲器模塊的操作特性確定的RAS至CAS以及CAS潛伏時間的操作速度來生成時鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的計算機系統(tǒng)，還包括地址生成單元，用于將系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換為存儲器地址，并將該存儲器地址提供給所述至少一個通用計數(shù)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的計算機系統(tǒng)，其中所述至少一個通用計數(shù)器對應(yīng)于包含有相應(yīng)存儲器地址的存儲器模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的計算機系統(tǒng)，還包括命令創(chuàng)建單元，用于與所生成的時鐘同步地將操作特性傳輸?shù)酱鎯ζ鞯刂罚员氵x擇相應(yīng)的存儲器模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的計算機系統(tǒng)，還包括數(shù)據(jù)生成單元，用于與所生成的時鐘同步地在所選擇的存儲器模塊中存儲數(shù)據(jù)或從所選擇的存儲器模塊中檢索數(shù)據(jù)。
10.一種用于在計算機系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括在包含有存儲器模塊的存儲器中存儲數(shù)據(jù)；根據(jù)來自CPU的命令控制存儲器模塊的操作；并且分別生成用于操作所述存儲器模塊的時鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中，分別由對應(yīng)于所述存儲器模塊的通用計數(shù)器來生成時鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，所述通用計數(shù)器生成適合于由CPU讀取的相應(yīng)存儲器模塊的操作特性的時鐘。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括將系統(tǒng)地址轉(zhuǎn)換為存儲器地址，以及將該存儲器地址提供給所述通用計數(shù)器。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中，所述通用計數(shù)器對應(yīng)于包含有相應(yīng)的存儲器地址的存儲器模塊。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，還包括與所生成的時鐘同步地將操作特性傳輸?shù)酱鎯ζ鞯刂?，以便選擇相應(yīng)的存儲器模塊。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，還包括與所生成的時鐘同步地在所選擇的存儲器模塊中存儲數(shù)據(jù)或從所選擇的存儲器模塊中檢索數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供了一種用于提高存儲器的處理速度的計算機系統(tǒng)和方法。存儲器存儲數(shù)據(jù)，并且包括至少一個存儲器模塊。存儲器控制器根據(jù)來自中央處理單元(CPU)的命令控制各個存儲器模塊的操作，并且包括生成用于操作各個存儲器模塊的時鐘的多個通用計數(shù)器。因此，所述多個通用計數(shù)器被提供用來生成對應(yīng)于每個存儲器模塊的操作特性的時鐘，以使得每個存儲器模塊都以提高的操作速度來進行操作。因此，增強了存儲器的存取速度。
文檔編號G06F13/16GK1900921SQ200610101959
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月18日
發(fā)明者尹振銖 申請人:三星電子株式會社