專利名稱：支持多bank訪問(wèn)模式的dram訪問(wèn)控制裝置和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于DRAM技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種支持多BANK訪問(wèn)模式的DRAM訪問(wèn)控制裝置與DRAM訪問(wèn)控制方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)存是影響數(shù)字信號(hào)處理器性能的重要因素，其數(shù)據(jù)傳輸率的提升對(duì)提高處理器性能有積極作用。由于內(nèi)存不能直接識(shí)別處理器的訪存請(qǐng)求，內(nèi)存控制器負(fù)責(zé)完成處理器對(duì)內(nèi)存的控制操作，將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為內(nèi)存能夠識(shí)別的命令發(fā)送給內(nèi)存，同時(shí)還要傳輸數(shù)據(jù)和控制內(nèi)存的定時(shí)刷新。一種常見(jiàn)的內(nèi)存是DRAM，它具有存儲(chǔ)密度高，價(jià)格低廉、帶寬高等優(yōu)點(diǎn)。一般DRAM 內(nèi)存顆粒包含4或8個(gè)BANK，DRAM訪問(wèn)控制裝置控制DRAM讀寫(xiě)時(shí)，首先要激活某一 BANK 的某一行，然后才能讀寫(xiě)此行對(duì)應(yīng)的列；通常DRAM訪問(wèn)控制裝置只能保持一個(gè)BANK為打開(kāi)狀態(tài)，這樣如果下次讀寫(xiě)命令訪問(wèn)的BANK或行與當(dāng)前打開(kāi)的BANK或行不一致，就需要通過(guò)預(yù)充電關(guān)閉當(dāng)前BANK，然后激活下次讀寫(xiě)命令訪問(wèn)的行，這樣會(huì)消耗大量的預(yù)充電和激活等待時(shí)間，使得DRAM訪問(wèn)控制裝置效率降低。目前，也有設(shè)計(jì)多BANK的DRAM訪問(wèn)控制裝置，但其BANK管理方式太笨拙，效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服多BANK訪問(wèn)模式中效率低下的問(wèn)題，提出一種高效的支持多BANK訪問(wèn)模式的DRAM訪問(wèn)控制裝置和控制方法。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制裝置包括用戶模塊、控制模塊和數(shù)據(jù)通道模塊，還包括BANK管理模塊，該BANK管理模塊用于對(duì)用戶指令進(jìn)行BANK是否沖突的判斷，以使控制模塊產(chǎn)生正確的命令信號(hào)和地址信號(hào)；并且，該BANK管理模塊接收來(lái)自控制模塊解析的BANK地址和行地址，向控制模塊發(fā)送檢測(cè)的沖突信息。本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制方法用于DRAM訪問(wèn)控制裝置中，該DRAM訪問(wèn)控制裝置包括控制模塊2和BANK管理模塊12，且所述DRAM訪問(wèn)控制方法不斷根據(jù)新來(lái)的地址與地址列表進(jìn)行比較，得到新的沖突檢測(cè)記錄表和新的地址列表，根據(jù)沖突檢測(cè)結(jié)果來(lái)直到控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。(三)有益效果本發(fā)明通過(guò)BANK管理模塊實(shí)現(xiàn)了多BANK訪問(wèn)模式的DRAM訪問(wèn)控制裝置和控制方法，其能夠正確地對(duì)DRAM進(jìn)行讀寫(xiě)，支持同時(shí)打開(kāi)多個(gè)BANK，提高了總線利用率。


圖I是本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制裝置的示意圖2是本發(fā)明的用戶模塊的示意圖；圖3是本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制裝置的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖；圖4是本發(fā)明的用戶地址的地址解析圖；圖5是本發(fā)明在多BANK訪問(wèn)模式下的訪問(wèn)控制方法流程圖；圖6是本發(fā)明的BANK管理模塊的示意圖；圖7本發(fā)明的地址列表更新過(guò)程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖I示出了本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制裝置的模塊結(jié)構(gòu)圖。從圖I中可見(jiàn)，該DRAM 訪問(wèn)控制裝置包括用戶模塊I、控制模塊2、數(shù)據(jù)通道模塊3和BANK管理模塊12。其中， 控制模塊2包括狀態(tài)控制模塊21和地址產(chǎn)生模塊22。其中，用戶模塊i用于從用戶接口接收讀寫(xiě)命令、地址及數(shù)據(jù)，從控制模塊2接收 控制狀態(tài)位，從數(shù)據(jù)通道模塊3接收讀數(shù)據(jù)，并且，向用戶接口發(fā)送讀數(shù)據(jù)及FIFO滿標(biāo)志 位，向控制模塊2發(fā)送讀寫(xiě)命令、地址以及FIFO空標(biāo)志位，向數(shù)據(jù)通道模塊3發(fā)送寫(xiě)數(shù)據(jù)?？刂颇K2用于從用戶模塊接收讀寫(xiě)命令、地址及FIFO空標(biāo)志位，從配置端口接 收DRAM配置信息，在初始化時(shí)配置模式寄存器及擴(kuò)展模式寄存器；向用戶模塊I發(fā)送控制 狀態(tài)位，向數(shù)據(jù)通道模塊3發(fā)送控制信息。數(shù)據(jù)通道模塊3用于數(shù)據(jù)的傳遞，從用戶模塊I接收寫(xiě)數(shù)據(jù)，從DRAM接收讀數(shù)據(jù)， 向用戶模塊I發(fā)送讀數(shù)據(jù)，向DRAM發(fā)送寫(xiě)數(shù)據(jù)。BANK管理模塊12用于對(duì)用戶指令進(jìn)行BANK是否沖突的判斷，以使控制模塊2產(chǎn) 生正確的命令信號(hào)和地址信號(hào)。BANK管理模塊接收來(lái)自控制模塊2解析的地址信息(包括 BANK地址和行地址)，向控制模塊發(fā)送檢測(cè)的沖突信息。用戶模塊用戶模塊I是DRAM控制裝置用于與用戶層交換數(shù)據(jù)。圖2示出了用戶模塊I的模 塊結(jié)構(gòu)圖。用戶模塊I由三個(gè)FIFO實(shí)現(xiàn)，分別是命令FIF013、寫(xiě)FIFO 14和讀FIFO 15。命 令FIFO 13是命令和地址傳輸通道，用來(lái)緩沖用戶發(fā)送的命令和地址，寫(xiě)FIFO 14是寫(xiě)數(shù)據(jù) 傳輸通道，讀FIFO 15是讀數(shù)據(jù)傳輸通道。由于用戶總線上的時(shí)鐘與DRAM訪問(wèn)控制裝置的 時(shí)鐘不同，DRAM訪問(wèn)控制裝置會(huì)涉及到跨時(shí)鐘域的問(wèn)題，因此這3個(gè)FIFO均為異步FIFO。控制模塊控制模塊2用于控制全局狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換，以確保DRAM按正確的時(shí)序進(jìn)行工作，并 將用戶的讀寫(xiě)請(qǐng)求轉(zhuǎn)化成DRAM能識(shí)別且滿足時(shí)序要求的命令操作，而且將用戶地址轉(zhuǎn)換 成對(duì)應(yīng)的BANK、行、列地址，還要負(fù)責(zé)控制DRAM的初始化以及自動(dòng)刷新。如圖I所示，控制模塊2包括狀態(tài)控制模塊21和地址產(chǎn)生模塊22。狀態(tài)控制模塊21用于控制DRAM訪問(wèn)控制裝置的初始化以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換，其中，初始 化控制按照J(rèn)EDEC標(biāo)準(zhǔn)順序?qū)崿F(xiàn)，之后DRAM才能進(jìn)行讀寫(xiě)操作；狀態(tài)控制模塊21包括一全 局狀態(tài)機(jī)，且用于監(jiān)視該全局狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)，并在相應(yīng)狀態(tài)下將用戶的讀寫(xiě)、刷新請(qǐng)求轉(zhuǎn)換 成滿足DRAM時(shí)序要求的相關(guān)命令操作。所述全局狀態(tài)機(jī)控制DRAM訪問(wèn)控制裝置進(jìn)行各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，并滿足各操作所需的延時(shí)要求。圖3示出了本發(fā)明的全局狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，其中沒(méi)有條件的箭頭表示在下一個(gè)周期自動(dòng)轉(zhuǎn)換，有條件的箭頭表示需要滿足對(duì)應(yīng)條件后才能轉(zhuǎn)換，虛線是僅在多BANK訪問(wèn)模式下時(shí)才有的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。全局狀態(tài)機(jī)控制DRAM訪問(wèn)控制裝置進(jìn)行各種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，具體的狀態(tài)包括自動(dòng)刷新、預(yù)充電、激活、讀、寫(xiě)以及與之相對(duì)應(yīng)得刷新等待、預(yù)充電等待、激活等待和讀寫(xiě)等待。全局狀態(tài)機(jī)是DRAM訪問(wèn)控制裝置設(shè)計(jì)的核心，初始化完成以后，DRAM 就進(jìn)入操作狀態(tài)，全局狀態(tài)機(jī)將刷新、預(yù)充電、激活、讀以及寫(xiě)等操作合理轉(zhuǎn)換，DRAM才能正常工作。地址產(chǎn)生模塊22用于將用戶發(fā)送的地址進(jìn)行解析，分解為片選信號(hào)、BANK地址、 行地址和列地址，然后根據(jù)DRAM訪問(wèn)控制裝置的狀態(tài)，將行地址和列地址映射為DRAM訪問(wèn)控制裝置到DRAM的地址，激活操作時(shí)提供行地址、讀寫(xiě)操作時(shí)提供列地址。數(shù)據(jù)通道模塊數(shù)據(jù)通道模塊3用于用戶接口和DRAM之間的數(shù)據(jù)傳輸，其包括讀通道和寫(xiě)通道， 分別完成數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，并在收發(fā)過(guò)程中完成數(shù)據(jù)的整合和拆分。BANK管理模塊本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制裝置是支持多BANK訪問(wèn)模式的DRAM訪問(wèn)控制裝置，因此還包括BANK管理模塊12。本發(fā)明的DRAM訪問(wèn)控制裝置提供了 BANK管理技術(shù)，支持單BANK訪問(wèn)模式和多 BANK訪問(wèn)模式，通過(guò)配置端口設(shè)置參數(shù)MULTI_BANK_EN可選擇某一訪問(wèn)模式。通過(guò)單BANK 訪問(wèn)模式和多BANK訪問(wèn)模式的比較，我們可以發(fā)現(xiàn)多BANK訪問(wèn)模式的優(yōu)越性。單BANK訪問(wèn)模式在單BANK訪問(wèn)模式下，DRAM訪問(wèn)控制裝置在任何時(shí)間只能使一 BANK的一行保持打開(kāi)(激活)狀態(tài)。用戶層的當(dāng)前讀寫(xiě)命令決定打開(kāi)哪一個(gè)BANK的哪一行，如果接下來(lái)的讀寫(xiě)繼續(xù)操作這一行，這一行將保持打開(kāi)狀態(tài)；如果接下來(lái)的讀寫(xiě)操作針對(duì)其他BANK或者同BANK的其他行，DRAM訪問(wèn)控制裝置會(huì)檢測(cè)出沖突，然后發(fā)送預(yù)充電命令關(guān)閉當(dāng)前打開(kāi)的行，然后激活需要操作的行。多BANK訪問(wèn)模式在多BANK訪問(wèn)模式下，DRAM訪問(wèn)控制裝置在任何時(shí)間最多可以使4BANK或者4行保持打開(kāi)(激活)狀態(tài)。多BANK訪問(wèn)模式中，訪問(wèn)操作會(huì)出現(xiàn)以下情況(a)行命中(Row hit):目標(biāo)行地址與目前打開(kāi)的行地址一致。此時(shí)，繼續(xù)進(jìn)行讀寫(xiě)操作即可。(b)BANK沖突(BANK conflict)目標(biāo)BANK地址與任何已打開(kāi)的BANK地址不一致，這時(shí)發(fā)生BANK沖突。此時(shí)，如果DRAM訪問(wèn)控制裝置沒(méi)有打開(kāi)最大的4個(gè)BANK，則打開(kāi)新的一個(gè)BANK即可；如果DRAM訪問(wèn)控制裝置已打開(kāi)4個(gè)BANK，則DRAM訪問(wèn)控制裝置將關(guān)閉最早打開(kāi)的BANK，然后打開(kāi)新的BANK。(c)BANK命中行沖突(BANK hit and ROW conflict):目標(biāo)BANK地址與已打開(kāi)的 BANK地址一致，但是目標(biāo)行地址與那個(gè)BANK已打開(kāi)的行地址不一致。此時(shí)DRAM訪問(wèn)控制裝置將關(guān)閉命中的BANK，然后重新打開(kāi)此BANK的新的行。多BANK訪問(wèn)模式下的訪問(wèn)控制方法的流程圖如圖5所示。A、判斷是否是多BANK訪問(wèn)模式；
B、如果不是多BANK，則判斷是否行沖突；
Ba、如果行沖突，則預(yù)充電關(guān)閉當(dāng)前行再激活要訪問(wèn)的行；
Bb、如果行不沖突，則直接讀寫(xiě)；
C、如果是多BANK訪問(wèn)模式，則判斷是否命令沖突；
Ca、如果命令不沖突，則直接讀寫(xiě)；
Cb、如果命令沖突，則進(jìn)行如下步驟
Cd、判斷是否BANK命中行沖突；
Ce、如果BANK命中行沖突，則關(guān)閉當(dāng)前BANK，再激活此BANK需要訪問(wèn)的行；
Cf、如果BANK命中行不沖突，則進(jìn)行如下步驟
Cg、判斷是否4個(gè)BANK都已打開(kāi)；
Ch、若4個(gè)BANK未全部打開(kāi)，直接打開(kāi)新的BANK進(jìn)行讀寫(xiě)操作；
Ci、若4個(gè)BANK全打開(kāi)，則關(guān)閉最早激活的BANK，打開(kāi)需要訪問(wèn)的BANK的行，再進(jìn)行讀寫(xiě)。
至此，整個(gè)流程完畢。
由此可見(jiàn)，在多BANK訪問(wèn)模式下，不需要不斷的打開(kāi)、關(guān)閉BANK，減少了預(yù)充電和激活的時(shí)間損耗，如此提高了 DRAM的訪問(wèn)效率。
圖6是本發(fā)明的BANK管理模塊的示意圖。該BANK管理模塊12包括BANK檢測(cè)模
塊61和ROW檢測(cè)模塊62，其分別用來(lái)對(duì)到來(lái)的地址進(jìn)行BANK沖突檢測(cè)和ROW沖突檢測(cè)，將得到的沖突信息發(fā)送給控制模塊2，控制模塊2根據(jù)沖突信息來(lái)控制預(yù)充電和激活的操作， 實(shí)現(xiàn)多BANK訪問(wèn)模式。具體實(shí)施方法如下設(shè)定一個(gè)沖突檢測(cè)記錄表，存放4個(gè)沖突檢測(cè)信息，沖突檢測(cè)信息包括BANK命中信息和行沖突信息，如表。設(shè)定一個(gè)地址列表，存放4個(gè)地址信息，用于存放已經(jīng)打開(kāi)的 BANK 的地址 bank_cmp_addr_r [i] (i = 0,1,2,3),包括 BANK 地址 bank_ cmp_addr_r [i]_ba和行地址bank_cmp_addr_r [i]_row,如表2。沖突信息的檢測(cè)是通過(guò)將用戶層發(fā)來(lái)的地址與地址列表中的地址進(jìn)行比較，行地址比較得到行沖突信息，BANK地址比較得到BANK命中信息。表I
Obank—hit[O]row—miss
Ibank—hit[I]row—miss[I2bank—hit[2]row—miss[2]3bank—hit[3]row—miss[3]
表2
bankcmpaddr r
_ba
bank—cmpaddr—r[O] row
權(quán)利要求
1.一種DRAM訪問(wèn)控制裝置，包括用戶模塊(I)、控制模塊(2)和數(shù)據(jù)通道模塊(3)，其特征在于還包括BANK管理模塊(12)，該BANK管理模塊(12)用于對(duì)用戶指令進(jìn)行BANK是否沖突的判斷，以使控制模塊(2) 產(chǎn)生正確的命令信號(hào)和地址信號(hào)；并且，該BANK管理模塊接收來(lái)自控制模塊(2)解析的BANK地址和行地址，向控制模塊(2) 發(fā)送檢測(cè)的沖突信息。
2.如權(quán)利要求I所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于所述BANK管理模塊包括BANK檢測(cè)模塊￠1)和ROW檢測(cè)模塊￠2)，其分別用來(lái)對(duì)到來(lái)的地址進(jìn)行BANK沖突檢測(cè)和ROW沖突檢測(cè)，將得到的沖突信息發(fā)送給控制模塊(2)，以便控制模塊(2)根據(jù)沖突信息來(lái)控制預(yù)充電和激活的操作，實(shí)現(xiàn)多BANK訪問(wèn)控制。
3.如權(quán)利要求I所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于用戶模塊(I)用于從外部接收讀寫(xiě)命令、地址及數(shù)據(jù)，向控制模塊(2)發(fā)送讀寫(xiě)命令、 地址，向數(shù)據(jù)通道模塊(3)發(fā)送寫(xiě)數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求I所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于控制模塊(2)用于從用戶模塊(I)接收讀寫(xiě)命令、地址，向用戶模塊(I)發(fā)送控制狀態(tài)位，向數(shù)據(jù)通道模塊(I)發(fā)送控制信息。
5.如權(quán)利要求I所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于數(shù)據(jù)通道模塊(3)用于從用戶模塊接收寫(xiě)數(shù)據(jù)，從DRAM接收讀數(shù)據(jù)，向用戶模塊(I) 發(fā)送讀數(shù)據(jù)，向DRAM發(fā)送寫(xiě)數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求I所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于用戶模塊(I)包括命令FIFO (13)、寫(xiě)FIFO(H)和讀FIFO (15)，所述命令FIF0(13)用作命令和地址的傳輸通道，緩沖用戶發(fā)送的命令和地址；寫(xiě)FIFO(H)用作寫(xiě)數(shù)據(jù)傳輸通道；讀FIF0(15)用作讀數(shù)據(jù)傳輸通道。
7.如權(quán)利要求6所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于所述命令FIFO (13)、寫(xiě)FIFO(H)和讀FIFO (15)均為異步FIFO。
8.如權(quán)利要求I所述的DRAM訪問(wèn)控制裝置，其特征在于所述控制模塊(2)包括狀態(tài)控制模塊(21)和地址產(chǎn)生模塊(22)，其中狀態(tài)控制模塊(21)用于控制DRAM控制器的初始化以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換；地址產(chǎn)生模塊(22)用于將地址進(jìn)行解析，分解為片選信號(hào)、BANK地址、行地址和列地址，然后根據(jù)DRAM控制器的狀態(tài)，將行地址和列地址映射為DRAM控制器到DRAM的地址，激活操作時(shí)提供行地址、讀寫(xiě)操作時(shí)提供列地址。
9.一種DRAM訪問(wèn)控制方法，用于DRAM訪問(wèn)控制裝置中，其特征在于該DRAM訪問(wèn)控制裝置包括控制模塊(2)和BANK管理模塊(12)，所述DRAM訪問(wèn)控制方法不斷根據(jù)新來(lái)的地址與地址列表進(jìn)行比較，得到新的沖突檢測(cè)記錄表和新的地址列表，根據(jù)沖突檢測(cè)結(jié)果來(lái)直到控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。
10.如權(quán)利要求9所述的DRAM訪問(wèn)控制方法，其特征在于該方法包括如下步驟A、判斷是否是多BANK訪問(wèn)模式；B、如果不是多BANK，則判斷是否行沖突；Ba、如果行沖突，則預(yù)充電關(guān)閉當(dāng)前行再激活要訪問(wèn)的行；Bb、如果行不沖突，則直接讀寫(xiě)；C、如果是多BANK訪問(wèn)模式，則判斷是否命令沖突；Ca、如果命令不沖突，則直接讀寫(xiě)；Cb、如果命令沖突，則進(jìn)行如下步驟Cd、判斷是否BANK命中行沖突；Ce、如果BANK命中行沖突，則關(guān)閉當(dāng)前BANK，再激活此BANK需要訪問(wèn)的行；Cf、如果BANK命中行不沖突，則進(jìn)行如下步驟Cg、判斷是否4個(gè)BANK都已打開(kāi)；Ch、若4個(gè)BANK未全部打開(kāi)，直接打開(kāi)新的BANK進(jìn)行讀寫(xiě)操作；Ci、若4個(gè)BANK全打開(kāi)，則關(guān)閉最早激活的BANK，打開(kāi)需要訪問(wèn)的BANK的行，再進(jìn)行讀
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種支持多BANK訪問(wèn)模式的DRAM訪問(wèn)控制裝置和控制方法，其中通過(guò)BANK管理模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)多BANK訪問(wèn)模式。該DRAM訪問(wèn)控制裝置包括用戶模塊1、控制模塊2、數(shù)據(jù)通道模塊3和BANK管理模塊12，該BANK管理模塊12用于對(duì)用戶指令進(jìn)行BANK是否沖突的判斷，以使控制模塊2產(chǎn)生正確的命令信號(hào)和地址信號(hào)；并且，該BANK管理模塊接收來(lái)自控制模塊2解析的BANK地址和行地址，向控制模塊2發(fā)送檢測(cè)的沖突信息。本發(fā)明將用戶發(fā)送的讀寫(xiě)命令、地址信息進(jìn)行解析，產(chǎn)生DRAM能識(shí)別的命令信號(hào)和地址信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)DRAM的讀寫(xiě)訪問(wèn)；同時(shí)提供多BANK訪問(wèn)模式，支持同時(shí)打開(kāi)多個(gè)BANK，提高了總線利用率。
文檔編號(hào)G06F13/16GK102591814SQ20111042509
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者劉子君, 張星, 杜學(xué)亮, 謝少林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所