用于經(jīng)由數(shù)據(jù)掩蔽來降低存儲器i/o功率的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)被用在各種計算設(shè)備(例如，個人計算機(jī)、膝上型計算機(jī)、筆記本計算機(jī)、視頻游戲控制臺、便攜式計算設(shè)備、移動電話等)中。DRAM是一種類型的易失性存儲器，其將數(shù)據(jù)的每個比特存儲在集成電路內(nèi)的單獨(dú)的電容器中。電容器可以被充電或放電。采用這兩個狀態(tài)來表示比特的兩個值，常規(guī)上被稱為O和I。因?yàn)殡娙萜髀╇?，所以信息最終漸弱，除非電容器電荷被周期性地得到補(bǔ)充。因?yàn)檫@個更新要求，所以與SRAM和其它靜態(tài)存儲器相反，DRAM被稱為動態(tài)存儲器。
[0002]DRAM的優(yōu)勢是其結(jié)構(gòu)的簡易(每比特僅需要一個晶體管和一個電容器)，這允許DRAM達(dá)到非常高的密度。然而，隨著DRAM密度和速度要求持續(xù)增長，存儲器功耗正成為重要的問題。
[0003]DRAM內(nèi)的功率通常被分類為內(nèi)核存儲器陣列功率和非內(nèi)核功率。內(nèi)核存儲器陣列功率指代用于保持比特單元/陣列中的所有數(shù)據(jù)并且管理泄露和刷新操作的功率。非內(nèi)核功率指代用于將所有數(shù)據(jù)傳入和傳出存儲器設(shè)備、感測放大器并且管理外圍邏輯單元、復(fù)用器、內(nèi)部總線、緩沖器、輸入/輸出(I/O)驅(qū)動器和接收機(jī)的功率。降低非內(nèi)核功率是重要的問題。
[0004]用于降低非內(nèi)核功率的現(xiàn)有的解決辦法典型地涉及減小操作電壓、減小負(fù)載電容或每當(dāng)不要求性能時暫時地降低操作頻率。然而，這些解決辦法未能解決要求很高的帶寬密集型使用情況。其它解決辦法嘗試減小與存儲器系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)活動因子。數(shù)據(jù)活動因子k指代在固定時段內(nèi)存儲器訪問系統(tǒng)中的O到I的切換或轉(zhuǎn)變的數(shù)量。例如，在下面的單個導(dǎo)線上的8節(jié)拍序列0、1、0、1、0、1、0、1中，k = 0.5。已經(jīng)針對特定類型的數(shù)據(jù)(諸如使用圖像壓縮的顯示幀緩沖器)提出了對減小數(shù)據(jù)活動因子的嘗試。這典型地在源(即，顯示硬件引擎)處執(zhí)行。然而，這樣的解決辦法是非常專用的并且受限于這種類型的顯示數(shù)據(jù)，這種類型的顯示數(shù)據(jù)典型地占總DRAM使用的相對小的百分比。
[0005]因此，在本領(lǐng)域中仍然存在對用于節(jié)省DRAM存儲器系統(tǒng)中的存儲器I/O功率的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]公開了用于降低存儲器I/O功率的系統(tǒng)和方法。一個實(shí)施例是一種系統(tǒng)，其包括片上系統(tǒng)(SoC)、DRAM存儲器設(shè)備以及數(shù)據(jù)掩蔽功率降低模塊。所述SoC包括存儲器控制器。所述DRAM存儲器設(shè)備經(jīng)由多個DQ管腳耦合到所述存儲器控制器。所述數(shù)據(jù)掩蔽功率降低模塊包括被配置為在數(shù)據(jù)掩蔽操作期間將所述DQ管腳驅(qū)動到功率節(jié)省狀態(tài)的邏輯單元。
[0007]另一個實(shí)施例是一種用于降低存儲器I/O功率的方法。一種這樣的方法包括:確定經(jīng)由多個DQ管腳耦合到存儲器控制器的DRAM存儲器設(shè)備的類型;基于所述DRAM存儲器設(shè)備的所述類型來選擇多個DQ管腳狀態(tài)中的一個DQ管腳狀態(tài)，以用于在數(shù)據(jù)掩蔽操作期間降低與所述DRAM存儲器設(shè)備相關(guān)聯(lián)的存儲器I/O功率;啟用所述數(shù)據(jù)掩蔽操作；以及在所述數(shù)據(jù)掩蔽操作期間，將所述DQ管腳驅(qū)動到所選擇的DQ管腳狀態(tài)。
【附圖說明】
[0008]在附圖中，除非另外指示，否則遍及各個視圖，相似的附圖標(biāo)記指代相似的部分。對于具有諸如“102A”或“102B”的字母字符標(biāo)記的附圖標(biāo)記，字母字符標(biāo)記可以區(qū)分出現(xiàn)在同一附圖中的兩個相似的部分或元素。當(dāng)旨在使附圖標(biāo)記涵蓋在所有附圖中具有相同附圖標(biāo)記的所有部分時，可以省略附圖標(biāo)記的字母字符標(biāo)記。
[0009]圖1是用于經(jīng)由數(shù)據(jù)掩蔽來降低存儲器I/O功率的系統(tǒng)的實(shí)施例的框圖。
[0010]圖2是示出了默認(rèn)的數(shù)據(jù)掩蔽操作的實(shí)施例的時序圖。
[0011]圖3是示出了用于在數(shù)據(jù)掩蔽期間降低存儲器I/O功率的保持上一狀態(tài)的實(shí)施例的時序圖。
[0012]圖4是示出了用于在數(shù)據(jù)掩蔽期間降低存儲器I/O功率的保持低狀態(tài)的實(shí)施例的時序圖。
[0013]圖5是示出了用于在數(shù)據(jù)掩蔽期間降低存儲器I/O功率的保持高狀態(tài)的實(shí)施例的時序圖。
[0014]圖6是示出了用于在數(shù)據(jù)掩蔽期間降低存儲器I/O功率的三狀態(tài)狀態(tài)的實(shí)施例的時序圖。
[0015]圖7a_7e示出了用于在數(shù)據(jù)掩蔽期間驅(qū)動DQ管腳的DQ管腳端接方案的各種實(shí)施例。
[0016]圖8是示出了在圖1的系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的用于經(jīng)由數(shù)據(jù)掩蔽來降低存儲器I/O功率的方法的實(shí)施例的流程圖。
[0017]圖9是示出了在DDR事務(wù)期間實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)掩蔽功率降低方法的實(shí)施例的時序圖。
[0018]圖10是示出了應(yīng)用于存儲器讀取操作的數(shù)據(jù)掩蔽功率降低方法的實(shí)施例的框圖。
[0019]圖11是示出了應(yīng)用于存儲器寫入操作的數(shù)據(jù)掩蔽功率降低方法的實(shí)施例的框圖。
[0020]圖12是包括圖1的系統(tǒng)的便攜式計算機(jī)設(shè)備的實(shí)施例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本文使用的詞語“示例性”意味著“作為示例、實(shí)例或說明”。本文中描述為“示例性”的任何方面不必被解釋為優(yōu)選于其它方面或比其它方面有優(yōu)勢。
[0022]在本描述中，術(shù)語“應(yīng)用”還可以包括具有可執(zhí)行內(nèi)容(諸如:對象代碼、腳本、字節(jié)代碼、標(biāo)記語言文件以及補(bǔ)丁)的文件。另外，本文中所引用的“應(yīng)用”還可以包括本質(zhì)上不可執(zhí)行的文件(諸如可能需要被打開的文檔或需要被訪問的其它數(shù)據(jù)文件)。
[0023]術(shù)語“內(nèi)容”還可以包括具有可執(zhí)行內(nèi)容(諸如:對象代碼、腳本、字節(jié)代碼、標(biāo)記語言文件以及補(bǔ)丁)的文件。另外，本文中所引用的“內(nèi)容”還可以包括本質(zhì)上不可執(zhí)行的文件(諸如可能需要被打開的文檔或需要被訪問的其它數(shù)據(jù)文件)。
[0024]如在本描述中使用的，術(shù)語“組件”、“數(shù)據(jù)庫”、“模塊”、“系統(tǒng)”等等旨在指代與計算機(jī)相關(guān)的實(shí)體，要么是硬件、固件、硬件和軟件的組合、軟件，要么是執(zhí)行中的軟件。例如，組件可以是，但不限于是:在處理器上運(yùn)行的過程、處理器、對象、可執(zhí)行文件、執(zhí)行的線程、程序和/或計算機(jī)。通過說明的方式，在計算設(shè)備上運(yùn)行的應(yīng)用和計算設(shè)備二者可以是組件。一個或多個組件可以存在于過程和/或執(zhí)行的線程中，以及組件可以位于一個計算機(jī)中和/或分布在兩個或更多個計算機(jī)之間。另外，這些組件可以從具有存儲在其上的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的各種計算機(jī)可讀介質(zhì)中執(zhí)行。組件可以諸如根據(jù)具有一個或多個數(shù)據(jù)分組(例如，來自與本地系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)中的另一個組件進(jìn)行交互，和/或跨諸如互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)通過信號的方式與其它系統(tǒng)進(jìn)行交互的一個組件的數(shù)據(jù))的信號，通過本地和/或遠(yuǎn)程過程的方式進(jìn)行通信。
[0025]在本描述中，術(shù)語“通信設(shè)備”、“無線設(shè)備”、“無線電話”、“無線通信設(shè)備”和“無線手持機(jī)”被可互換地使用。隨著第三代(“3G”)無線技術(shù)和第四代(“4G”)的出現(xiàn)，更大的帶寬可用性已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了具有更多種類的無線能力的更加便攜的計算設(shè)備。因此，便攜式計算設(shè)備可以包括蜂窩電話、尋呼機(jī)、PDA、智能電話、導(dǎo)航設(shè)備或具有無線連接或鏈路的手持計算機(jī)。
[0026]圖1示出了用于使用數(shù)據(jù)掩蔽特征來降低存儲器I/O功率的系統(tǒng)100。系統(tǒng)100可以實(shí)現(xiàn)在任何計算設(shè)備中，包括個人計算機(jī)、工作站、服務(wù)器、便攜式計算設(shè)備(PCD)(諸如蜂窩電話、便攜式數(shù)字助理(PDA)、便攜式游戲控制臺、掌上型計算機(jī)或平板計算機(jī))。如圖1的實(shí)施例所示，系統(tǒng)100包括片上系統(tǒng)(SoC) 102，SoC 102耦合到包括DRAM 104的存儲器系統(tǒng)。SoC 102包括各種片上組件，各種片上組件包括向DRAM 104請求存儲器資源的一個或多個存儲器客戶端106。存儲器客戶端106可以包括一個或多個處理單元(例如，中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、數(shù)字信號處理器(DSP)、顯示處理器等)、視頻編碼器、或請求到DRAM 104的讀取/寫入訪問的其它客戶端。存儲器客戶端106經(jīng)由SoC總線110連接到存儲器控制器108。存儲器控制器108控制經(jīng)由(一個或多個)SoC物理層設(shè)備114去往和來自DRAM104的數(shù)據(jù)的流動。
[0027]如圖1所示，存儲器控制器108和DRAM 104經(jīng)由數(shù)據(jù)總線來進(jìn)行存儲器數(shù)據(jù)的通信，數(shù)據(jù)總線包括存儲器控制器108和SoC物理層設(shè)備114之間的接口 116以及SoC物理層設(shè)備114和DRAM 104之間的接口 120。存儲器控制器108被配置為經(jīng)由(一個或多個)數(shù)據(jù)掩蔽(DM)信號來選擇性地控制數(shù)據(jù)掩蔽?？梢詫M信號經(jīng)由連接118提供給SoC物理層設(shè)備并且經(jīng)由連接122提供給DRAM 104。如本領(lǐng)域已知的，數(shù)據(jù)掩蔽是存儲器設(shè)備(諸如DRAM 104)的內(nèi)置特征，用于防止數(shù)據(jù)被重寫。如下文更加詳細(xì)地描述的，系統(tǒng)100增強(qiáng)數(shù)據(jù)掩蔽特征以降低用于與DR