用于存储器的自适应控制的设备及方法
【专利说明】
[0001] 相关申请案的夺叉参考
[0002] 本申请案主张在2013年3月15日提出申请的第61/799, 731号美国临时申请案 及在2013年6月6日提出申请的第13/911,797号美国非临时申请案的优先权，所述申请 案出于任何目的以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明的实施例一般来说涉及存储器，且更特定来说在所图解说明实施例中的一 或多者中涉及使用自适应存储器控制器对存储器的控制。
【背景技术】
[0004] 新兴的存储器架构经设计以处置不同请求大小范围且可包含具有不同特性的存 储器。举例来说，已存在由动态随机存取存储器（DRAM)及相变存储器（PCM)或多种类型的 DRAM芯片（例如，双倍数据速率（DDR)、低电力DDR(LPDDR)、减少等待时间DRAM(RLDRAM)) 组成的存储器的数个提议。此外，一些计算机系统可支持非均匀存储器存取（NUM)，其中根 据可用存储器的性能来放置信息。甚至在由相同类型的存储器（例如，NAND快闪存储器） 组成时，存储器也可使其特性动态地更改。举例来说，多通道存储器及动态DRAM频率切换 更改存储器的特性。非易失性存储器特性也可为高度非均匀的，其中特定NAND快闪页比其 它NAND快闪页更快地读取或写入，其中等待时间随着其磨损而改变，或随着不同快闪存储 器内或之间的多电平单元（MLC)的不同电平而改变。
[0005] 动态存储器重新配置的其它实例包含计算机系统中的信息在具有不同固定或可 配置特性的存储器上的动态放置。举例来说，可朝向高等待时间易失性存储器引导来自高 度串行或写入主导的算法的请求，而可从较低等待时间或非易失性存储器服务来自并行算 法的请求。在其它实例中，也可朝向低等待时间存储器引导来自高度串行或写入主导的算 法的请求，而可从较高等待时间提供来自并行算法的请求。基于算法的特性的与所述算法 相关的信息的选择存储器分配可实现存储器系统设计中的有效成本-性能-能量权衡。
[0006] 这些不同自适应机制的控制及协调的常规提议为并入存储器管理作为标准操作 系统软件的部分，存取有限组的可存取硬件性能计数器以指导存储器配置决策。随着朝向 抽象存储器及硬件（其将存储器控制卸载到存储器本身）前进，标准化的软件接口将为不 足的。特定来说，抽象存储器能够利用存储器变化及从调谐来使性能最大化，而当前软件并 不知道这些能力。存储器控制系统受益于主机处理器状态的知识，但不存在用于给存储器 控制逻辑馈送适当统计的机制。
【发明内容】
[0007] 提供设备的实例。实例性设备可包含经配置以运行操作系统的处理单元及耦合到 所述处理单元的存储器。所述存储器可经配置以经由存储器总线与所述处理单元通信。所 述实例性设备可进一步包含经配置以从所述存储器及从所述处理单元接收所监测统计数 据的自适应存储器控制器。所述自适应存储器控制器可经配置以基于所述所监测统计数据 而管理所述存储器。
[0008] 实例性设备可包含经配置以运行操作系统的处理单元及耦合到所述处理单元的 存储器，所述存储器经配置以经由存储器总线与所述处理单元通信。所述实例性设备可进 一步包含经配置以管理存储于所述存储器处的信息迀移的存储器翻译单元（MTU)。所述 MTU可进一步经配置以通过维持映射表而在存储于所述存储器处的所述信息从第一深度图 到第二深度图的迀移期间支持所述存储器的中间深度图。
[0009] 实例性设备可包含经配置以存储信息的存储器及经配置以运行操作系统的处理 单元。所述处理单元可经配置以管理所述存储器的信息深度映射。响应于将存储于所述存 储器的存储空间处的信息从第一信息深度图迀移到第二信息深度图的请求，所述处理单元 可经配置以将存储于存储器的所述存储空间处的所述信息迀移到中间信息深度图。所述第 一信息深度图可具有第一信息深度，且所述第二信息深度图及所述中间信息深度图可各自 具有第二信息深度。
[0010] 实例性设备可包含经配置以存储信息的存储器。所述存储器的存储空间可配置有 两个或两个以上信息深度图。所述实例性设备可进一步包含存储器翻译单元（MTU)，所述 MTU经配置以通过维持映射表而在存储于所述存储器处的所述信息从所述两个或两个以上 信息深度图中的第一信息深度图到所述两个或两个以上信息深度中的第二信息深度图的 迀移期间支持所述存储器的中间深度图。所述MTU可进一步经配置以基于所述映射表将与 存储器存取请求的所请求地址相关联的经映射地址提供到所述存储器。
[0011] 本文中揭示实例性方法。实例性方法可包含：响应于从处理单元接收的存储器存 取请求而在存储器中检索信息；及基于与所述存储器及所述处理单元相关联的所监测统计 数据而在运行存储器管理（MMH)超管理器操作系统的存储器管理处理器（MMP)处管理所述 存储器的配置。
[0012] 实例性方法可包含在计算系统的处理单元处接收所述计算系统的存储器的部分 从第一信息深度图移动到第二信息深度图的请求。所述第一信息深度图可具有第一信息深 度且所述第二信息深度图可具有第二信息深度。所述实例性方法可进一步包含：响应于所 述请求而确定所述计算系统是否具有充足资源来执行从所述第一信息深度图到所述第二 信息深度图的所述移动；及基于所述计算系统不具有充足资源来执行从所述第一信息深度 图到所述第二信息深度图的所述移动的确定而将来自所述处理单元的命令提供到所述存 储器以执行所述存储器的所述部分从所述第一信息深度图到中间信息深度图的迀移。所述 中间信息深度图可具有所述第二信息深度。
[0013] 实例性方法可包含在存储器翻译单元处接收存储器存取请求，所述存储器存取请 求包含所请求地址。所述方法可进一步包含：确定与所述所请求地址相关联的存储器的区 的映射状态；及将经映射地址提供到所述存储器。基于与所述所请求地址相关联的所述存 储器的所述区的所述状态，所述经映射地址可选自所述所请求地址或经翻译所请求地址中 的一者。
【附图说明】
[0014] 图1是根据本发明的一实施例的包含自适应存储器控制器的设备的框图。
[0015] 图2是根据本发明的一实施例的包含自适应存储器控制器的设备的框图。
[0016] 图3是根据本发明的一实施例的包含存储器管理超管理器的硬件/软件堆叠的框 图。
[0017] 图4到6是根据本发明的一实施例的中间信息深度映射的示范性框图。
[0018] 图7是根据本发明的一实施例的存储器翻译单元的框图。
[0019] 图8是根据本发明的一实施例的存储器的区/子区分配的框图。
[0020] 图9是根据本发明的一实施例的中间信息深度图存取的示范性框图。
【具体实施方式】
[0021] 下文陈述特定细节以提供对本发明的实施例的充分理解。然而，所属领域的技术 人员将清楚，可在无这些特定细节的情况下实践本发明的实施例。此外，本文中所描述的设 备及方法的特定实施例以实例方式提供且不应用于将本发明的范围限于这些特定实施例。 在其它实例中，未详细展示众所周知的电路、控制信号、时序协议及软件操作以避免不必要 地使本发明模糊。
[0022] 图1图解说明根据本发明的一实施例的包含自适应存储器控制器的设备。设备 100可包含耦合到存储器120及自适应存储器控制器130的中央处理单元110。中央处理 单元110可经由存储器总线耦合到存储器120。中央处理单元110可包含多个主机处理单 元。在一些实施例中，所述多个主机处理单元可处于单个芯片上。在其它实施例中，中央处 理单元110可跨越多个芯片而散布且经由网络通信。中央处理单元110的每一处理单元可 具有相关联高速缓冲存储器。在一些实施例中，中央处理单元Iio的高速缓冲存储器可为 高速缓冲一致的（例如，所有高速缓冲存储器彼此一致）。存储器120可经配置以响应于从 中央处理单元110及/或自适应存储器控制器130接收的请求而存储及提供信息（例如， 数据及指令）。存储器120可包含非易失性存储器122及/或易失性存储器124。在一些 实施例中，非易失性存储器122及/或易失性存储器124为多通道存储器。非易失性存储 器122可包含快闪存储器（例如，NAND及/或NOR)、PCM及/或其它非易失性存储器。易 失性存储器124可包含DRAM、SRAM及/或其它易失性存储器。
[0023] 自适应存储器控制器130可经配置以基于中央处理单元110及存储器120的所监 测统计数据（例如，计数器、时序、处理趋势）而监测及管理存储器120。举例来说，自适应 存储器控制器130可经配置以基于所述所监测统计数据而动态地映射及迀移存储器120处 的存储器块及/或重新配置与存储器120相关联的设置。存储器120的所监测统计数据可 包含存储于存储器120处的信息的深度图设置、非易失性存储器122及易失性存储器124 的信息映射及非易失性存储器122与易失性存储器124之间的信息映射、非易失性存储器 122及/或易失性存储器124的存取频率或其任何组合。中央处理单元110的所监测统计 数据可包含存储器存取的类型、存储器存取的频率、中央处理单元110的处理单元的闲置 时间或其任何组合。
[0024] 在操作中，设备100可经配置以运行操作系统（OS)。操作系统可在中央处理单元 110的一或多个处理单元上运行，其中信息（例如，数据及指令）存储于存储器120处。在 一些实施例中，操作系统可在自适应存储器控制器130的处理单元处至少部分地执行。中 央处理单元110可经配置以在操作期间经由存储器总线将存储器存取请求提供到存储器 120。存储器120可处理存储器存取请求以基于存储器存取请求而存储及/或检索信息。中 央处理单元110及/或自适应存储器控制器130可经配置以监测与中央处理单元110及/ 或存储器120相关联的统计数据。基于所监测统计数据，自适应存储器控制器130可经配置 以管理存储于存储器120中的信息的配置，并且管理存储器120的配置设置。举例来说，自 适应存储器控制器130可经配置以映射及迀移存储器120的存储器块。如参考图2将进一 步描述，操作系统可提供监测与中央处理单元110及存储器120相关联的统计数据的存储 器管理线程（MMT)。管理存储器120的配置的自适应存储器控制器130可改进设备100的 效率。举例来说，自适应存储器控制器130可以减少在正在请求信息的设备100上运行的 软件应用程序的检索等待时间的方式映射存储器120处的信息的存储。在另一实施例中， 自