用于調(diào)度包括電力狀態(tài)的存儲(chǔ)器刷新操作的方法
【專(zhuān)利摘要】公開(kāi)了用于對(duì)存儲(chǔ)器器件的列執(zhí)行刷新操作的方法。在完成存儲(chǔ)器操作后，作出刷新積壓計(jì)數(shù)值是否小于預(yù)定值并且存儲(chǔ)器的列是否被斷電的確定。如果刷新積壓計(jì)數(shù)至小于預(yù)定值并且存儲(chǔ)器的列被斷電，則將空閑計(jì)數(shù)閾值設(shè)置為最大值，使得刷新操作將在最大延遲時(shí)間之后被執(zhí)行。如果刷新積壓計(jì)數(shù)值不小于預(yù)定值或者存儲(chǔ)器的列沒(méi)有處在斷電的狀態(tài)，則將空閑計(jì)數(shù)閾值根據(jù)空閑延遲函數(shù)的斜度設(shè)置，使得刷新操作將被因此執(zhí)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于調(diào)度包括電力狀態(tài)的存儲(chǔ)器刷新操作的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)總體上涉及存儲(chǔ)器刷新操作，并且特別涉及在高密度存儲(chǔ)器中調(diào)度刷新操作的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)被廣泛應(yīng)用于許多應(yīng)用中。典型的DRAM具有多個(gè)存儲(chǔ)器單元塊，并且每個(gè)存儲(chǔ)器單元塊包括電容器和存取晶體管。電容器存儲(chǔ)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)值相關(guān)的電荷，以及為了從存儲(chǔ)器單元讀取或?qū)懭氲酱鎯?chǔ)器單元，存取晶體管選擇性地將電容器耦接到位線。
[0003]由于各種漏泄通路(leakage path)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單元的電容器內(nèi)的電荷通常將在小于幾十微秒內(nèi)耗盡。為了保持存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器單兀內(nèi)的數(shù)據(jù)完整性，在存儲(chǔ)的電荷有機(jī)會(huì)耗盡之前，通過(guò)在存儲(chǔ)器單元內(nèi)讀取數(shù)據(jù)并且把讀取的數(shù)據(jù)寫(xiě)回到存儲(chǔ)器單元內(nèi)，定期地刷新存儲(chǔ)器單元。
[0004]根據(jù)電子器件工程聯(lián)合委員會(huì)(JEDEC)標(biāo)準(zhǔn)，DRAM器件保持有內(nèi)部計(jì)數(shù)器，其指定DRAM器件中下一個(gè)將被刷新的區(qū)段(segment)，并且存儲(chǔ)器控制器向DRAM器件發(fā)布更少地址(address-less)刷新指令。與刷新操作緊密相關(guān)的兩個(gè)重要的JEDEC參數(shù)是tKEFI和tEFCO參數(shù)tKEFI指定刷新指令必須被發(fā)送到DRAM器件的時(shí)間間隔，以及參數(shù)tKF。指定DRAM器件接口被每次刷新操作聯(lián)結(jié)起來(lái)的時(shí)間量。
[0005]大部分傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器控制器只要tKEFI (其控制刷新計(jì)時(shí)器)一過(guò)期，便簡(jiǎn)單地發(fā)送刷新操作。對(duì)于較老的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)這是足夠的，在較老的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)刷新操作能夠被快速完成使得讀和/或?qū)懖僮鞑槐乇煌涎雍荛L(zhǎng)時(shí)間。然而，對(duì)于高密度的DRAM芯片，諸如4GB或者16GB的DRAM芯片，刷新操作通?；ㄙM(fèi)相當(dāng)一段時(shí)間來(lái)完成。當(dāng)為了適應(yīng)刷新操作而頻繁地要求停止讀和/或?qū)懖僮鲿r(shí)，凈效應(yīng)(net effect)便是有效存儲(chǔ)器等待時(shí)間的可測(cè)量的增加。
[0006]因此，期望提供在高密度存儲(chǔ)器中用于執(zhí)行刷新操作的改進(jìn)的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本公開(kāi)的優(yōu)選的實(shí)施例，響應(yīng)于存儲(chǔ)器器件的存儲(chǔ)操作的完成，確定刷新積壓計(jì)數(shù)值(refresh backlog count value)是否大于第一預(yù)定值。如果刷新積壓計(jì)數(shù)值大于第一預(yù)定值，盡可能快地執(zhí)行刷新操作。如果刷新積壓計(jì)數(shù)值不大于第一預(yù)定值，做出刷新積壓計(jì)數(shù)值是否小于第二個(gè)預(yù)定值的另一個(gè)確定。如果刷新積壓計(jì)數(shù)值不小于第二個(gè)預(yù)定值，做出刷新積壓計(jì)數(shù)值是否小于第三個(gè)預(yù)定值以及存儲(chǔ)器器件的列(rank)是否處在斷電狀態(tài)的另一個(gè)確定。如果刷新積壓計(jì)數(shù)值小于第三預(yù)定值并且存儲(chǔ)器器件的列處在斷電狀態(tài)，那么將空閑計(jì)數(shù)閾值(idle count threshold value)設(shè)置為最大值,使得刷新操作將在最大延遲時(shí)間之后被執(zhí)行。如果刷新積壓計(jì)數(shù)值不小于第三預(yù)定值或者存儲(chǔ)器器件的列沒(méi)有處于斷電狀態(tài)，那么根據(jù)空閑延遲函數(shù)(idle delay function)設(shè)置空閑計(jì)數(shù)閾值，使得刷新操作因此將被執(zhí)行。
[0008]本公開(kāi)的所有特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)在如下詳細(xì)的書(shū)面說(shuō)明中變得明顯。
[0009]結(jié)合附圖閱讀并參考下列示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，將能最好地理解本公開(kāi)其本身，連同使用的優(yōu)選方式，進(jìn)一步的目的以及其優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是具有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器的電子系統(tǒng)的框圖，其中本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例可以在所述電子系統(tǒng)中實(shí)施。
[0011]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例的空閑延遲函數(shù)的特征。
[0012]圖3A-3B例示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用于實(shí)施圖2的空閑延遲函數(shù)的硬件結(jié)構(gòu)。
[0013]圖4是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于執(zhí)行刷新操作的方法的高級(jí)邏輯流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在參考附圖并且特別是圖1，例示了具有動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(DRAM)器件的電子系統(tǒng)的框圖，其中本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例可以在所述電子系統(tǒng)中實(shí)施。如圖所示，系統(tǒng)10包括通過(guò)總線17耦接到DRAM器件11的處理器15。DRAM器件11包括存儲(chǔ)器單元20的陣列，行解碼器以及驅(qū)動(dòng)器12，感測(cè)放大器16，以及列解碼器和多路復(fù)用器14。DRAM器件11還包括控制電路28和刷新控制器26。在通過(guò)總線17從處理器15接收控制信號(hào)之后，控制電路28將相應(yīng)的內(nèi)部控制信號(hào)提供給DRAM器件11內(nèi)的各個(gè)電路，以執(zhí)行讀，寫(xiě)，刷新或者空閑操作。控制電路28也從刷新控制器26接收刷新請(qǐng)求。
[0015]存儲(chǔ)器單元20可以利用逐行刷新處理來(lái)被刷新，S卩，若干行21中的給定一行的所有存儲(chǔ)器單元被同時(shí)刷新。刷新控制器26確定何時(shí)以及哪個(gè)存儲(chǔ)器單元20需要被刷新，并且控制電路28利用由刷新控制器26提供的刷新地址，一次刷新若干行21中的每行。
[0016]傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器控制器通常很少關(guān)注刷新操作的調(diào)度，因?yàn)樗⑿抡系K(refreshpenalty)(例如，與讀和/或?qū)懖僮鞯臎_突)即使有也很少會(huì)是問(wèn)題。所以，許多傳統(tǒng)的存儲(chǔ)器控制器，如前面所提到的，傾向于使用最直接的刷新調(diào)度算法，所述算法只要tKEFI —過(guò)期就簡(jiǎn)單地強(qiáng)制發(fā)送刷新操作。由于所要求的控制邏輯硬件的簡(jiǎn)單性，這種算法非常普遍。隨著刷新時(shí)間隨著存儲(chǔ)器密度的增加而增加，刷新障礙正在成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者們的難題，并且期望用于支持高密度存儲(chǔ)器中的刷新操作的更完善的刷新調(diào)度算法。
[0017]已觀察到，隨著第一存儲(chǔ)器操作完成后的時(shí)間的增長(zhǎng)，接收第二存儲(chǔ)器操作(例如讀或者寫(xiě))的可能性減少。因此，在發(fā)布刷新指令前插入延遲可以減少刷新操作的執(zhí)行可能干擾新的存儲(chǔ)器操作的即將發(fā)生的執(zhí)行的可能性。所以，在存儲(chǔ)器列(memory rank)的所有存儲(chǔ)體隊(duì)列(Bank Queue)空了以后，本發(fā)明的刷新調(diào)度機(jī)構(gòu)在發(fā)布刷新指令之前插入空閑延遲。相反，傳統(tǒng)的刷新調(diào)度機(jī)構(gòu)只要存儲(chǔ)器列的所有存儲(chǔ)體隊(duì)列空了以后，便馬上發(fā)布刷新指令。
[0018]在本質(zhì)上，空閑延遲的插入進(jìn)一步降低了刷新操作的優(yōu)先級(jí)?？臻e延遲可以表示為刷新積壓計(jì)數(shù)(或者刷新延遲計(jì)數(shù))的函數(shù)。這個(gè)函數(shù)，其可以被稱(chēng)為空閑延遲函數(shù)，的大致形式在圖2中被示出?？臻e延遲函數(shù)具有三個(gè)不同的區(qū)域，即，低優(yōu)先級(jí)區(qū)，比例區(qū)以及高優(yōu)先級(jí)區(qū)。空閑延遲函數(shù)的三個(gè)區(qū)域的每個(gè)可以根據(jù)工作負(fù)荷特征被動(dòng)態(tài)地調(diào)整?？臻e延遲函數(shù)的三個(gè)區(qū)域描述如下。
[0019] 電子系統(tǒng)中的許多工作負(fù)荷具有特征空閑延遲周期，在此周期期間，在時(shí)間間隔內(nèi)接收存儲(chǔ)器指令的機(jī)會(huì)非常低。所以，在這個(gè)周期期間，空閑延遲函數(shù)被設(shè)置成最大的空閑延遲值，其由低優(yōu)先級(jí)區(qū)域代表。
[0020]比例區(qū)域代表當(dāng)刷新積壓計(jì)數(shù)接近預(yù)定值(例如圖2中的3)的時(shí)間幀，在其之后刷新控制器需要開(kāi)始考慮以更進(jìn)取的方式發(fā)布刷新指令的過(guò)程?？臻e延遲函數(shù)在比例區(qū)域中的斜度可以被動(dòng)態(tài)地調(diào)整，以充分利用所有延遲的刷新操作的全部范圍。
[0021]隨著延遲的刷新請(qǐng)求(即，刷新積壓計(jì)數(shù))的數(shù)量接近最大值(例如圖2中的7)，刷新操作不再被延遲了并且必須在一個(gè)附加的tKEFI時(shí)間間隔內(nèi)被發(fā)布。從這個(gè)角度來(lái)說(shuō)，高優(yōu)先級(jí)區(qū)域具有兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段都具有零空閑延遲。利用本實(shí)施例，在刷新積壓計(jì)數(shù)為7時(shí)，只要存儲(chǔ)體隊(duì)列一變成空，刷新控制器就將發(fā)送刷新指令。此外，在刷新延遲計(jì)數(shù)為8時(shí)，只要DRAM總線參數(shù)允許，刷新指令就將在任何其它的存儲(chǔ)器指令之前被發(fā)布。
[0022]由于空閑延遲函數(shù)的最佳特性可以是取決于工作負(fù)荷的，需要定義一組系數(shù)以配置圖2所示的空閑延遲函數(shù)。這些系數(shù)在表1中被列出。
[0023]表1
[0024]
【權(quán)利要求】
1.一種用于對(duì)存儲(chǔ)器器件的列執(zhí)行刷新操作的方法，所述方法包括: 響應(yīng)于存儲(chǔ)器操作的完成，確定刷新積壓計(jì)數(shù)是否大于第一預(yù)定值； 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)大于所述第一預(yù)定值的情況下，盡快執(zhí)行刷新操作； 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不大于所述第一預(yù)定值的情況下，確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)是否小于第二預(yù)定值； 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不小于所述第二預(yù)定值的情況下，確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)是否小于第三預(yù)定值并且所述存儲(chǔ)器器件的列是否處于斷電狀態(tài)； 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)小于所述第三預(yù)定值并且所述存儲(chǔ)器器件的列處于斷電狀態(tài)的情況下，將空閑計(jì)數(shù)閾值設(shè)置為最大值，使得刷新操作將在最大延遲時(shí)間之后被執(zhí)行；以及 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不小于所述第三預(yù)定值或者所述存儲(chǔ)器器件的列不處于斷電狀態(tài)的情況下，根據(jù)空閑延遲函數(shù)的斜度設(shè)置所述空閑計(jì)數(shù)閾值，使得所述刷新操作將因此被執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一預(yù)定值為7。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二預(yù)定值為3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第三預(yù)定值為5。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述空閑計(jì)數(shù)值與所述刷新積壓計(jì)數(shù)成反比。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法進(jìn)一步包括:在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)小于所述第二預(yù)定值的情況下，將所述空閑計(jì)數(shù)閾值設(shè)置為所述最大值。
7.一種具有用于執(zhí)行刷新操作的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括: 程序代碼，用于響應(yīng)于存儲(chǔ)器操作的完成，確定刷新積壓計(jì)數(shù)是否大于第一預(yù)定值； 程序代碼，用于在確定所述刷新積壓值大于所述第一預(yù)定值的情況下，盡快執(zhí)行刷新操作； 程序代碼，用于在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不大于所述第一預(yù)定值的情況下，確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)是否小于第二預(yù)定值； 程序代碼，用于在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不小于所述第二預(yù)定值的情況下，確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)是否小于第三預(yù)定值并且所述存儲(chǔ)器器件的列是否處于斷電狀態(tài)； 程序代碼，用于在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)小于所述第三預(yù)定值并且所述存儲(chǔ)器器件的列處于斷電狀態(tài)的情況下，將空閑計(jì)數(shù)閾值設(shè)置為最大值，使得刷新操作將在最大延遲時(shí)間后被執(zhí)行；以及 程序代碼，用于在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不小于所述第三預(yù)定值或者所述存儲(chǔ)器器件的列不處于斷電狀態(tài)的情況下，根據(jù)空閑延遲函數(shù)的斜度設(shè)置所述空閑計(jì)數(shù)閾值，使得刷新操作因此將被執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述第一預(yù)定值為7。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述第二預(yù)定值為3。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述第三預(yù)定值為5。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述空閑計(jì)數(shù)值與所述刷新積壓計(jì)數(shù)成反比。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)進(jìn)一步包括:程序代碼，用于在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)小于所述第二預(yù)定值的情況下，將所述空閑計(jì)數(shù)閾值設(shè)置為所述最大值。
13.一種用于執(zhí)行刷新操作的裝置，所述裝置包括: 比較器，用于響應(yīng)于存儲(chǔ)器操作的完成，確定刷新積壓計(jì)數(shù)是否大于第一預(yù)定值；以及 存儲(chǔ)器控制器，用于: 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)大于所述第一預(yù)定值的情況下，盡快執(zhí)行刷新操作， 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不大于所述第一預(yù)定值的情況下，確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)是否小于第二預(yù)定值， 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不小于所述第二預(yù)定值的情況下，確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)是否小于第三預(yù)定值并且所述存儲(chǔ)器器件的列是否處于斷電狀態(tài)， 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)小于所述第三預(yù)定值并且確定所述存儲(chǔ)器的列處于斷電狀態(tài)的情況下，將空閑計(jì)數(shù)閾值設(shè)置成最大值，使得刷新操作將在最大延遲時(shí)間之后被執(zhí)行，以及 在確定所述刷新積壓計(jì)數(shù)不小于所述第三預(yù)定值或者所述存儲(chǔ)器器件的列不處于斷電狀態(tài)的情況下，根據(jù)空閑延 遲函數(shù)的斜度設(shè)置所述空閑計(jì)數(shù)閾值，使得刷新操作因此將被執(zhí)行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述第一預(yù)定值為7。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述第二預(yù)定值為3。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述第三預(yù)定值為5。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述空閑計(jì)數(shù)值與所述刷新積壓計(jì)數(shù)成反比。
【文檔編號(hào)】G11C11/406GK103959388SQ201280058339
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2012年10月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月28日
【發(fā)明者】M·A·布里頓, J·S·多德森, B·L.·古德曼, S·波維爾, J·A.·斯圖切利 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司