異類存儲器的動態(tài)管理的制作方法
【專利說明】異類存儲器的動態(tài)管理
[0001]背景
[0002]操作系統(tǒng)(OS)包括處理器可讀指令，其管理計算機(jī)硬件資源并為其他具有處理器可讀指令的計算程序，諸如應(yīng)用程序(應(yīng)用)，提供通用服務(wù)。典型地，OS作為應(yīng)用和計算機(jī)硬件之間的中介。OS通常安排任務(wù)來高效使用計算資源。OS通常執(zhí)行基礎(chǔ)任務(wù)，諸如識別來自鍵盤的輸入、向顯示屏發(fā)送輸出、保持對文件和目錄的跟蹤，并控制外圍設(shè)備，諸如打印機(jī)和盤驅(qū)動。
[0003]概述
[0004]—種用于操作計算設(shè)備的方法包括基于工作負(fù)載或來自不同類型的應(yīng)用的請求來動態(tài)管理至少兩種類型的存儲器(異類存儲器)。第一類型的存儲器可以是高性能存儲器，它相比于計算設(shè)備中的第二類型的存儲器而言可具有更高帶寬、更低存儲器等待時間、在磨損前更多的寫入次數(shù)和/或更低的功耗。在一個實(shí)施例中，計算設(shè)備包括片上系統(tǒng)(SoC)，其包括位于鄰近一個或多個處理器核的寬I/O DRAM(更高性能的存儲器的示例)。低功率雙數(shù)據(jù)速率3動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(LPDDR3DRAM)內(nèi)存(傳統(tǒng)存儲器的示例)內(nèi)部地或外部地連接到SoC。在各實(shí)施例中，計算設(shè)備至少可以被包括在蜂窩電話、移動設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、視頻游戲控制臺、媒體控制臺、膝上型計算機(jī)、臺式計算機(jī)、服務(wù)器和/或數(shù)據(jù)中心中。
[0005]在一個實(shí)施例中，OS將更高性能的存儲器分配給具有特定工作負(fù)載或功能(例如，射線跟蹤、幀/視頻緩沖、NUI (自然用戶界面)數(shù)據(jù)緩沖)的指定應(yīng)用。當(dāng)新數(shù)據(jù)需要占據(jù)更高性能的存儲器時，OS可將數(shù)據(jù)從更高性能的存儲器傳送。OS和一個或多個處理器，連同存儲器控制器邏輯硬件和/或軟件，也執(zhí)行錯誤更正以保護(hù)數(shù)據(jù)完整性。為了確定不同類型的存儲器的能力和/或性能特征的目的，存儲器特性的在線(web)處理器可讀目錄可被OS訪問。
[0006]在一個實(shí)施例中，應(yīng)用具有應(yīng)用清單中的屬性標(biāo)志或信息，其向OS指示特定應(yīng)用得益于使用高性能存儲器。當(dāng)發(fā)出請求的應(yīng)用不在應(yīng)用清單上時，或當(dāng)發(fā)出請求的應(yīng)用要求大于可用的量的高性能存儲器時，OS可不允許對高性能存儲器的訪問。在一個實(shí)施例中，OS監(jiān)視應(yīng)用的執(zhí)行并保持對存儲器位置訪問和使用模式的跟蹤。在各實(shí)施例中，OS可將屬性標(biāo)志或信息傳遞到虛擬或物理存儲器分配器，諸如存儲器控制器或存儲器管理器。
[0007]在一個實(shí)施例中，高性能存儲器可被用作虛擬高速緩存存儲器或高速緩存存儲器。
[0008]在各實(shí)施例中，OS或存儲器控制器還可詢問不同類型的存儲器以獲得存儲器操作細(xì)節(jié)以及周期性地詢問不同類型的存儲器關(guān)于健康和性能信息。OS或存儲器控制器還可管理不同類型存儲器的功耗狀態(tài)。
[0009]一方法實(shí)施例將一種類型的存儲器分配給由計算設(shè)備處理的一應(yīng)用。該方法包括，確定該計算設(shè)備中可用的集成電路存儲器的類型。各類可用的集成電路存儲器包括第一高性能類型的存儲器和非高性能存儲器的第二類型的存儲器。來自應(yīng)用的對使用高性能存儲器的請求被接收。響應(yīng)于該請求，高性能存儲器被分配給該應(yīng)用。
[0010]一裝置實(shí)施例包括一個或多個處理器和具有第一性能特征的第一處理器可讀存儲器。該裝置還包括具有第二性能特征的第二處理器可讀存儲器。第一性能特征優(yōu)于第二性能特征。一個或多個處理器執(zhí)行OS的處理器可讀指令以確定一個或多個軟件應(yīng)用是否請求使用第一處理器可讀存儲器以及該一個或多個應(yīng)用使用的處理器可讀存儲器的量。響應(yīng)于對使用第一處理器可讀存儲器的請求以及該一個或多個應(yīng)用使用的處理器可讀存儲器的量，一個或多個處理器執(zhí)行OS的處理器可讀指令以允許該一個或多個應(yīng)用中的至少一個訪問第一處理器可讀存儲器。
[0011 ] 在另一實(shí)施例中，一個或多個處理器可讀存儲器設(shè)備包括指令，該指令在執(zhí)行時使得一個或多個處理器執(zhí)行將高性能存儲器分配給應(yīng)用的方法。來自應(yīng)用的對使用高性能存儲器的請求以及應(yīng)用將使用的存儲器的量被接收。作出關(guān)于可用高性能存儲器的量的判定。響應(yīng)于應(yīng)用將使用的存儲器的量以及可用高性能存儲器的量，將高性能存儲器分配給應(yīng)用。
[0012]提供概述以便以簡化形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念的選集。該概述不意圖標(biāo)識所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意圖被用來幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0013]附圖簡述
[0014]圖1是計算設(shè)備的示例硬件體系結(jié)構(gòu)的高級別框圖。
[0015]圖2是訪問不同類型的存儲器的示例軟件體系結(jié)構(gòu)的高級別框圖。
[0016]圖3A是訪問不同類型的存儲器的示例OS體系結(jié)構(gòu)的高級別框圖。
[0017]圖3B是異類存儲器軟件的示例動態(tài)管理的高級別框圖。
[0018]圖4是用于將不同類型的存儲器分配給一個或多個應(yīng)用的示例方法的流程圖。
[0019]圖5A是將高性能存儲器用作虛擬高速緩存的示例方法的流程圖。
[0020]圖5B是將高性能存儲器用作高速緩存的示例方法的流程圖。
[0021]圖6A是用于查詢不同類型的存儲器以獲得包括配置、性能和健康的存儲器信息的示例方法的流程圖。
[0022]圖6B是管理不同類型的存儲器功率的示例方法的流程圖。
[0023]圖7是示例性游戲和媒體系統(tǒng)的立體圖。
[0024]圖8是圖10中所示的游戲和媒體系統(tǒng)的組件的示例性功能框圖。
[0025]詳細(xì)描述
[0026]SoC (也稱為S0C)是將計算設(shè)備或其他電子系統(tǒng)的電子組件和/或子系統(tǒng)集成到安置在單個封裝內(nèi)的單個半導(dǎo)體基板和/或單個芯片中的集成電路(1C)。例如，先前在個人計算機(jī)(PC)中的存儲器模塊子系統(tǒng)中的存儲器現(xiàn)在可被包括在SoC中。類似地，存儲器控制邏輯可被包括在SoC的處理器中而不是包括在分開地封裝的存儲器控制器中。
[0027]SoC的一個或多個處理器還可具有對具有不同類型的存儲器特征的不同類型的存儲器的訪問。存儲器特征或性能參數(shù)可包括，但不限于，帶寬、存儲器等待時間、功耗、磨損前的寫入次數(shù)和/或熱生成。高性能存儲器，諸如具有較高帶寬(或相比于其他存儲器每單位時間周期可發(fā)送或接收更多數(shù)據(jù))的存儲器，可能更昂貴并且可能不能用作不具有特定高性能特征的存儲器。
[0028]圖1是計算設(shè)備實(shí)施例的示例硬件體系結(jié)構(gòu)的高級別框圖。在各實(shí)施例中，計算設(shè)備100至少可以被包括在蜂窩電話、移動設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、視頻游戲控制臺、媒體控制臺、膝上型計算機(jī)、臺式計算機(jī)、服務(wù)器和/或數(shù)據(jù)中心中。
[0029]在一個實(shí)施例中，計算設(shè)備100包括SoC 101和存儲器104。SoC是將計算設(shè)備或其他電子系統(tǒng)的各組件集成到單個芯片或半導(dǎo)體基板中的1C。SoC 101包括一個或多個處理器核103和高性能存儲器102。(諸)處理器核103通過內(nèi)部信號路徑106的方式與高性能存儲器102進(jìn)行通信。在一個實(shí)施例中，高性能存儲器102包括耦合到信號路徑106的接口 102a。(諸)處理器核103還通過外部信號路徑105的方式與外部存儲器104進(jìn)行通信。在一個實(shí)施例中，信號路徑106和105是由OS和嵌入在SoC 101內(nèi)的存儲器控制器控制的分開的信號路徑。
[0030]在一個實(shí)施例中，存儲器104在SoC 101外部，并且可被配置作為印刷線路板(諸如母板)上的存儲器模塊或焊接組件。在一個實(shí)施例中，存儲器104包括耦合到信號路徑105的接口，其包括在印刷線路板上的至少一條跡線或信號線。在一個實(shí)施例中，SoC 101還耦合到包括信號路徑105的相同印刷線路板。
[0031]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，其他電子組件可以被包括在SoC 101中。SoC101可以包括數(shù)字的、模擬的、混合信號的，和/或射頻電路一一在單個半導(dǎo)體基板上的一個或多個。SoC 101可以包括振蕩器、鎖相環(huán)、計數(shù)器-計時器、實(shí)時計時器、加電復(fù)位發(fā)電機(jī)、外部接口(例如，通用串行總線(USB)、IEEE 1394接口(火線)、以太網(wǎng)、通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)(USART)和串行外圍總線(SPI))、模擬接口、電壓調(diào)節(jié)器和/或電源管理電路。
[0032]在替換的實(shí)施例中，SoC 101可以被系統(tǒng)級封裝(SiP)或?qū)盈B封裝(PoP)替換。在SiP中，多個芯片或半導(dǎo)體基板被安置在單個封裝中。在SiP實(shí)施例中，(諸)處理器核103將可以在一個半導(dǎo)體基板上，而高性能存儲器102將可以在第二半導(dǎo)體基板上，二者都被安置在單個封裝中。在一個實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體基板通過線結(jié)合耦合至第二半導(dǎo)體基板。
[0033]在PoP實(shí)施例中，(諸)處理器核103將可以在布置在第一封裝中的一個半導(dǎo)體管芯上，而高性能存儲器102將可以在布置在第二不同封裝中的第二半導(dǎo)體管芯上。第一封裝和第二封裝隨后將通過標(biāo)準(zhǔn)接口被堆疊以在各封裝(具體而言在各半導(dǎo)體管芯)間路由信號。在一個實(shí)施例中，所堆疊的封裝接著可被耦合到將存儲器104作為組件的印刷線路板。
[0034]在各實(shí)施例中，(諸)處理器核103包括執(zhí)行(或讀取)存儲在存儲器中的處理器(或機(jī)器)可讀指令的一個或多個處理器。處理器可讀指令的示例可包括計算設(shè)備100的OS和/或應(yīng)用軟件程序(應(yīng)用)(諸如圖2所示的OS 205和應(yīng)用202 — 204)。響應(yīng)于執(zhí)行OS和應(yīng)用的處理器可讀指令，(諸)處理器核103使用高性能存儲器102和存儲器104。在一個實(shí)施例中，(諸)處理器核103可包括處理器和存儲器控制器，或替換地，也執(zhí)行與存儲器控制器執(zhí)行的類似的存儲器管理功能的處理器。(諸)處理器核103還可以包括控制器、中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)和/或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)。在一個實(shí)施例中，高性能存儲器102被定位在(諸)處理器核103的上方。
[0035]在一個實(shí)施例中，高性能存儲器102至少有一個或多個在性能方面優(yōu)于存儲器102的存儲器特征，諸如帶寬、存儲器等待時間、熱生成、在磨損前的寫入次數(shù)和/或功耗。例如，高性能存儲器102可以是具有比存儲器104更高帶寬的寬I/O DRAM。存儲器104可以是低功率雙數(shù)據(jù)速率3動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(LPDDR3DRAM)內(nèi)存(也被稱為低功率DDR、移動DDR(MDDR)或mDDR)。在一個實(shí)施例中，存儲器接口 102a是在信號路徑