可配置的存储器系统及其存储器管理方法与流程

本公开涉及一种存储器系统，且涉及一种可配置的存储器系统及其存储器管理方法。

背景技术：

1、近来，具有强大处理器的电子设备对于人们的生活是必不可少的。为了改善处理器的效率，处理器需要可配置的存储器。

2、然而，在处理器系统中，为了快速存取少量数据，传统技术中的处理器使用随机存取存储器的大量重叠区(overlay region)。随机存取存储器的闲置重叠区不仅会导致存储器空间的浪费，而且会产生不期望的存储器成本。另一方面，在随机存取存储器的重叠区中存储不必要的程序或程序也会减缓存储器的存取速度。

3、需要一种具有可配置的存储器系统的处理器，所述处理器为编程设计提供灵活性及便利性的性能优势，但消耗较少的功率及存储器成本。

技术实现思路

1、本公开涉及一种处理器及一种可配置的存储器系统以及通过对存储器地址进行重定位来实现存储器属性灵活性的方法。

2、尽管高速静态随机存取存储器(sram)的成本相当高，然而在本公开中，通过使用可配置的存储器方法，仅需要预留sram的一个重叠区。当处理器或存储器系统正在被执行时，根据用户需求(例如错误代码重叠应用)，能够将所选择的重叠区中的代码从只读存储器(rom)的多个重叠区复制到sram的对应重叠区。

3、本公开提供一种包括界面层、重叠应用层及存储器可重定位层的可配置的存储器系统。所述界面层具有实体存储器属性(physical memory attribute，pma)模块及实体存储器保护(physical memory protection，pmp)模块。所述界面层对存储器属性及存储器安全性进行管理。所述重叠应用层耦合到所述界面层且执行异常处置器程序以检查是否已出现重叠(overlay)异常。所述存储器可重定位层耦合到所述界面层及所述重叠应用层，具有位于第一存储器空间内的多个常驻服务程序、位于第二存储器空间内的重叠实体区以及位于第三存储器空间内的具有应用程序的多个重叠虚拟区。所述重叠虚拟区中的一者的应用程序被确定成由所述pma模块执行且由处理器从所述重叠虚拟区复制到所述重叠实体区。

4、本公开提供一种存储器管理方法。所述存储器管理方法包括：在将第一重叠区切换到第二重叠区时，向界面层提供第一信号；转移到重叠应用层；执行所述重叠应用层的异常处置器程序，以检查是否已出现重叠异常；将存储器可重定位层中的所述第二重叠区的第一地址转译成所述存储器可重定位层中的所述第二重叠区的第二地址；由处理器将所述第二重叠区的应用程序从所述存储器可重定位层的多个重叠虚拟区中的一者复制到所述存储器可重定位层的重叠实体区；以及由所述pma模块确定出执行所述第二重叠区。所述界面层包括实体存储器属性(pma)模块及实体存储器保护(pmp)模块。所述界面层负责对多个存储器属性以及存储器安全性进行管理。所述重叠实体区一次从一个重叠虚拟区接收所述应用程序。

5、根据以上说明，本公开提供一种可配置的存储器系统及存储器管理方法，以减少编写关于存储器空间配置的代码的大量时间成本。

6、为了使本公开的上述及其他特征及优点易于理解，以下将结合各图详细阐述若干示例性实施例。

技术特征：

1.一种可配置的存储器系统，包括：

2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中对所述多个重叠虚拟区的地址中的每一者进行转译是根据由重叠管理系统预先设定的固定硬连线连接来确定。

3.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述多个重叠虚拟区的地址中的每一者是根据存储在地址寄存器中的地址信息来确定，其中当所述应用程序正在被执行时，通过重叠重定位程序来对所述地址信息进行调整。

4.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述第一存储器空间的存储器大小、所述第二存储器空间的存储器大小及所述第三存储器空间的存储器大小是根据重叠管理系统来确定。

5.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述第一存储器空间的存储器大小、所述第二存储器空间的存储器大小及所述第三存储器空间的存储器大小是根据存储在对应的存储器大小寄存器中的对应的存储器大小信息来确定，其中当所述应用程序正在被执行时，通过重叠重定位程序来对所述存储器大小信息进行调整。

6.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述存储器可重定位层的可配置存储器大小是2k+l*(重叠大小)，其中所述可配置存储器大小小于或等于所述存储器可重定位层的可寻址存储器大小。

7.根据权利要求1所述的存储器系统，其中包括所述重叠实体区及所述多个重叠虚拟区的重叠空间的最大数目是(2k-1)*2l+1。

8.根据权利要求7所述的存储器系统，其中实际上由所述存储器系统使用的重叠空间数目是由所述重叠应用层通过所述界面层及用户界面来控制及确定。

9.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述多个常驻服务程序的大小是(2l-1)*(重叠大小)。

10.根据权利要求9所述的存储器系统，其中实际上由所述存储器系统使用的所述重叠大小是由所述实体存储器属性模块、所述实体存储器保护模块或嵌入式实体存储器保护模块根据系统要求进行灵活地控制。

11.根据权利要求1所述的存储器系统，其中重叠管理系统是在所述处理器的本地存储器空间、静态随机存取存储器空间及主存储器空间中实施。

12.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述重叠实体区适用于指令存储器或数据存储器。

13.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述存储器系统不受高速缓存操作机制的影响，且其中所述存储器系统独立地实施或者与高速缓存一起实施。

14.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述存储器系统使用所述处理器的单个特权模式或所述处理器的多个特权模式来执行特权指令。

15.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述界面层使用精简指令集计算机(risc-v)/高级精简指令集计算机机器架构的所述实体存储器属性模块、所述实体存储器保护模块或嵌入式实体存储器保护模块的配置及地址寄存器，其中所述界面层使用所述精简指令集计算机-v/高级精简指令集计算机机器架构的陷阱及异常机制。

16.根据权利要求15所述的存储器系统，其中精简指令集计算机(risc-v)的所述实体存储器属性模块使用存储器类型属性(mtyp)来对存储器区的可缓存性及幂等性进行定义，其中所述存储器类型属性的类型15被定义为闲置空缺，所述闲置空缺被设计成通过预定指令集来触发重叠交换，所述预定指令集包括指令存取故障、加载存取故障及存存储取故障。

17.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述重叠应用层实施与所述异常处置器程序中的所述重叠异常相关的多个管理应用编程界面(api)。

18.根据权利要求1所述的存储器系统，其中当所述异常处置器程序确定出执行重叠交换时，所述处理器控制所述存储器系统的直接存储器存取(dma)控制器来对所述重叠虚拟区中的所述应用程序进行更新并将经更新应用程序移动到所述重叠实体区中，或者所述处理器直接对所述重叠虚拟区中的所述应用程序进行更新并将经更新应用程序移动到所述重叠实体区中。

19.一种存储器管理方法，包括：

20.根据权利要求19所述的存储器管理方法，其中将所述第一地址转译成所述第二地址是根据由重叠管理系统预先设定的固定硬连线连接或者根据存储在地址寄存器中的地址信息来确定，其中当所述应用程序正在被执行时，通过重叠重定位程序来对所述地址信息进行调整。

技术总结
本公开提供一种包括界面层、重叠应用层及存储器可重定位层的可配置的存储器系统。界面层具有实体存储器属性(PMA)模块及实体存储器保护模块。界面层对存储器属性及存储器安全性进行管理。重叠应用层耦合到界面层且执行异常处置器程序以检查是否已出现重叠异常。存储器可重定位层耦合到界面层及重叠应用层，具有位于第一存储器空间内的多个常驻服务程序、位于第二存储器空间内的重叠实体区以及位于第三存储器空间内的具有应用程序的多个重叠虚拟区。所述重叠虚拟区中的一者的应用程序被确定成由PMA模块执行且由处理器从重叠虚拟区复制到重叠实体区。

技术研发人员：沈智明,黄正颜
受保护的技术使用者：晶心科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12