動態存儲器存取方法及存儲器控制器的製作方法

2023-05-17 18:46:46

專利名稱：動態存儲器存取方法及存儲器控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動態存儲器存取方法及存儲器控制器，特別涉及一種使動態存儲 器頻寬最佳化的動態存儲器存取方法，以及一種以最佳化的頻寬使用方法來存取動態存儲 器的存儲器控制器。
背景技術：
隨著電子科技的進步，電子產品的多功能化成為時代的一種趨勢。應這種需求的 產生，設計者需要將不同功能的多個裝置，設置在同一個系統上。以電視系統為例子，電視 系統除了播放影像所必須使用到的顯示控制器、影像壓縮解壓縮控制器及音頻控制器外， 還需要提供周邊功能(例如即時或預約錄影)的中央處理器及相關的周邊控制器等。而上 述的電視系統中的多個裝置，都需要存取電視系統中的動態存儲器。為使每一個裝置都可 以及時的存取其所需要的數據，如何有效的使用動態存儲器的有限頻寬就顯得非常重要。由於動態存儲器若在存取時進行更換頁位址的動作時，需要執行換頁指令，因此， 當多個客戶端同時對動態存儲器進行存取時，就會發生針對動態存儲器很多不同頁位址進 行存取的情況，這會使得動態存儲器的整體的存取動作會因為頁位址更換指令持續的被執 行而導致了頻寬的浪費。如圖1所示，圖1為現有技術的動態存儲器的存取波形圖。動態 存儲器的存取動作是依據時鐘信號CK來進行，指令信號INS則用來控制動態存儲器(例如 開啟對應的頁位址或庫位址)，數據信號DATA則用來傳輸存取的數據。其中，指令信號INS 開啟動態存儲器的頁位址Al後，存取數據則可藉由數據信號DATA來傳輸，一但要進行對動 態存儲器的另一頁位址進行存取時，指令線INS必須藉由傳輸指令以開啟庫位址ABl以及 開啟新的頁位址Bi。而在開啟庫位址ABl以及開啟新的頁位址Bl的期間，數據信號DATA 上並不能傳輸信號，而造成頻寬的浪費。

發明內容
本發明提供一種動態存儲器存取方法，使動態存儲器的頻寬使用最佳化。本發明還提供一種存儲器控制器，以最佳化的頻寬使用方法來存取動態存儲器。本發明提出一種動態存儲器存取方法，包括首先，接收多個數據存取命令，各數 據存取命令針對動態存儲器的頁(page)位址及庫(bank)位址進行存取。接著，判斷各數 據存取命令所要存取的存取數據為等時性數據或非等時性數據。並且，比較各數據存取命 令的頁位址及庫位址與前一次對動態存儲器存取進行存取的前次頁位址及前次庫位址，以 獲得各數據存取命令的位址碰撞狀態。然後，依據各數據存取命令的存取數據為等時性數 據或非等時性數據以及位址碰撞狀態來對應產生服務順序，並依據各數據存取命令所對應 的服務順序來依序進行動態存儲器的存取動作。在本發明的一實施例中，當各數據存取命令的存取數據為等時性數據時，對應產 生的服務順序優先於當各該數據存取命令的存取數據為非等時性數據時所對應產生的服 務順序。
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在本發明的一實施例中，上述的位址碰撞狀態包括頁位址與前次頁位址相同、頁 位址與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址不相同或頁位址與前次頁位址不相同且 庫位址與前次庫位址相同。在本發明的一實施例中，當位址碰撞狀態為頁位址與前次頁位址相同時對應產生 的服務順序優先於當頁位址與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址不相同時對應產 生的服務順序。並且，當頁位址與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址不相同時對應 產生的服務順序優先於當頁位址與該前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址相同對應 產生的服務順序。在本發明的一實施例中，上述的動態存儲器的存取方法還包括重新整理頁位址 與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址相同的數據，其中存取命令中具有相同的頁位 址的依序執行。在本發明的一實施例中，上述的動態存儲器的存取方法還包括判斷各數據存取命 令的等待時間，且當等待時間超過預設最大等待時間時，直接執行對應的各數據存取命令。在本發明的一實施例中，其中當存取數據為等時性數據時，對應的各數據存取命 令即時且連續由動態存儲器存取該存取數據。在本發明的一實施例中，上述的數據存取命令分別由多個客戶端所發送。在本發明的一實施例中，上述的客戶端包括顯示控制器、影像壓縮解壓縮控制器、 周邊控制器、中央處理器以及音頻控制器。本發明還提出一種存儲器控制器，用以存取一動態存儲器，包括仲裁器、服務順序 產生器及存取控制器。仲裁器用以接收多個數據存取命令，其中各數據存取命令針對動態 存儲器的頁位址及庫位址進行存取。仲裁器並判斷各數據存取命令所要存取的存取數據為 等時性數據或非等時性數據。服務順序產生器連接仲裁器，用以比較各數據存取命令的頁 位址及庫位址與前次對動態存儲器進行存取的前次頁位址及前次庫位址，以獲得各數據存 取命令的位址碰撞狀態。服務順序產生器並依據各數據存取命令的存取數據為等時性數據 或非等時性數據以及位址碰撞狀態來對應產生服務順序。存取控制器連接服務順序產生 器，依據各數據存取命令所對應的服務順序來依序進行動態存儲器的存取動作。在本發明的一實施例中，上述的服務順序產生器包括緩衝器，用以暫存尚未被執 行的各數據存取命令的相關信息。基於上述，本發明利用依據多個數據存取命令的等時性或非等時性的特性，並利 用各數據存取命令所要存取的存儲器的頁位址及庫位址與動態存儲器前一次讀取的前次 頁位址及前次庫位址的位址碰撞狀態，來排定數據存取命令的順序。進而達成在最有效率 的情形下存取動態存儲器。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。


圖1為現有技術中的動態存儲器的存取波形圖。圖2為本發明的一實施例的存儲器控制器200的示意圖。圖3為本發明實施例的存儲器控制器200的示意圖。圖4A及圖4B為本發明的一實施例的動態存儲器的存取方法流程圖。
主要元件符號說明
200 存儲器控制器；210 仲裁器；
220 服務順序產生器； 230 存取控制器
240 存儲器；291 顯示控制器
292 影像壓縮解壓縮控制器；293 周邊控制器
294 中央處理器；295 音頻控制器
221 緩衝器；CK 時鐘信號；
INS 指令信號；DATA 數據信號；
Al、Bl 頁位址；ABl 庫位址；
S410ι S4B0 動態存儲器的存取方法步驟。
具體實施例方式如圖2所示，圖2為本發明的一實施例的存儲器控制器200的示意圖。存儲器控 制器200包括仲裁器210、服務順序產生器220以及存取控制器230。存儲器控制器200用 以存取存儲器240，而存儲器240為動態存儲器。另外，對存儲器240發送出存取要求的數 據存取命令的則為顯示控制器291、影像壓縮解壓縮控制器292、周邊控制器293、中央處理 器294以及音頻控制器295等多個客戶端。仲裁器210接收來自客戶端的多個數據存取命令，其中的每一個數據存取命令皆 為針對動態存儲器240的頁位址及庫位址進行存取。仲裁器210並且判斷這些數據存取 命令所要存取的存取數據為等時性數據或是為非等時性數據。在此特別說明，所謂的等時 性數據就是指存取數據必須要即時的且連續的被存入存儲器240或取出送至客戶端。相反 的，非等時性數據就是指存取數據並不一定要即時的且連續的被存入存儲器240或取出送 至客戶端，而是可以稍事等待的存取數據。在此，存取數據是為等時性數據或非等時性數據是依據存取數據的應用範圍來決 定的。舉例來說，音頻控制器295所需要的存取數據就會是一個等時性數據。這是因為如 果音頻的存取數據沒有被即時的存取，則音頻的播放就有可能因為沒有數據而產生沒有聲 音或甚至於爆音的情況發生。相對的，顯示控制器291所需要的存取數據就會是一個非等 時性數據，這是因為通常顯示器是一個畫框(frame)時間才更新一次數據，這相對於高速 存取的動態存儲器而言，並不是一個需要即時且連續存取的等時性數據。服務順序產生器220連接仲裁器210，在仲裁器210判斷出數據存取命令所要存取 的存取數據是為等時性數據或非等時性數據後，服務順序產生器220則針對數據存取命令 所要對存儲器240進行存取的位址進行判斷。在此，所謂的對存儲器240進行存取的位址包 括有頁位址及庫位址。服務順序產生器220主要是針對各數據存取命令對存儲器240進行 存取的頁位址及庫位址與前一次存儲器240被存取的前次頁位址及前次庫位址進行比較， 並進而獲得各數據存取命令的位址碰撞狀態。在此，位址碰撞狀態共可分為三種，一種是數據存取命令所要進行存取的頁位址 與前次頁位址相同，另一種則是數據存取命令所要進行存取的頁位址與前次頁位址不相同 且數據存取命令所要進行存取的庫位址與前次庫位址不相同，第三種則是數據存取命令所 要進行存取的頁位址與前次頁位址不相同且數據存取命令所要進行存取的庫位址與前次庫位址相同。值得說明的是，由於當對動態存儲器240進行存取時，若不必要更換頁位址時，是 可以直接進行存取動作。而若是對動態存儲器240進行存取時需要更換頁位址但也同時需 要更換庫位址時，則可以利用平行隱藏指令的方式，來避免掉頻寬的浪費。再者，一但發生 要對存儲器240的不同頁同一個庫進行存取時，則無可避免要浪費掉存儲器240的頻寬。而 上述的平行隱藏指令的動態存儲器的存取方式為本領域技術人員的公知常識，在此則不多 贅述。因此，服務順序產生器220針對所接收到的多個數據存取命令來分類，並訂出一 個服務順序，來針對存儲器240進行最有效率的存取。其中，等時性數據的數據存取命令的 優先度一定優先於非等時性數據的數據存取命令。接著，再判斷等時性數據的數據存取命 令中，各數據存取命令的位址碰撞狀態。其中，各種碰撞狀態的優先度分別為「頁位址與前 次頁位址相同」優先於「頁位址與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址不相同」優先於 「頁位址與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址相同」。此外，為了提升存儲器240的頻寬使用效率，服務順序產生器220還會針對發生 「頁位址與前次頁位址不相同且庫位址與前次庫位址相同」碰撞狀態的數據存取命令進行 整合，並分類出存取相同頁位址的數據存取命令。如此一來，這些最低優先度的數據存取命 令也可以在最少的頁位址的更換情況下來分別的被執行。接下來，服務順序產生器220針對非等時性數據的各數據存取命令的位址碰撞狀 態來產生服務順序，而判斷的方法與上述的針對等時性數據的判斷方法相同，以下不多贅 述。但值得注意的是，非等時性數據的數據存取命令的優先度一定低於等時性數據的數據 存取命令的優先度。存取控制器230則連接服務順序產生器220，存取控制器230依據各數據存取命令 所對應的服務順序來依序進行動態存儲器的存取動作。也就是說，存取控制器230會依照 服務順序的優先順序來依序讀或寫存儲器240。由於上述的服務順序經過服務順序產生器 220準確的排序過，因此，對存儲器240所進行的頁位址切換次數會是最少的，換句話說，存 儲器240的頻寬使用效率是最佳的。另外，為了避免服務順序較低的數據存取命令在不斷有高優先的服務順序插入 (如等時性數據且不需切換頁位址)的情況下，而發生這個服務順序較低的數據存取命令 永遠不會被執行的狀況，本實施例的服務順序產生器220還會依據各數據存取命令的等待 時間來調整服務順序。一旦，服務順序產生器220偵測到數據存取命令的等待時間超過一 個預設最大等待時間時，服務順序產生器220會提升這個數據存取命令的服務順序為最優 先，並使存取控制器230直接執行此數據存取命令。如圖3所示，圖3為本發明實施例的存儲器控制器200的示意圖。其中，服務順序 產生器220內建了一個緩衝器221，緩衝器221是用以暫存尚未被執行的各數據存取命令 的相關信息。在此，所謂的相關信息包括數據存取命令所要寫入的存取數據、數據存取命令 要進行的是存或是取的動作標誌或是數據存取命令所要存取的頁位址及庫位址。上述的增 加緩衝器221的實施方式針對等時性數據的處理特別有幫助。一般而言，由於客戶端的時 鍾與存儲器控制器200的時鐘並不同步，因此在仲裁器210選取數據存取命令時必需要先 進行時鐘同步的動作。而最常見的時鐘同步的方式是利用兩級串接的D型正反器(D-type
7Flip Flop，DFF)來完成的。也就是說，在進行時鐘同步的同時，會使仲裁器210的動作延 遲兩個時鐘。而在增加緩衝器221的情況下，數據存取命令可以先被儲存在緩衝器221中， 而上述時鐘同步的動作就可以被避免，也因此緩衝器221還可以補償因頻率轉換造成的效 能損失。特別值得一提的是，緩衝器221並不一定要在服務順序產生器220中如圖2畫出 相同的內建，也可以配置在存儲器控制器200中的任何位置，只要可以提供暫存的功能即可。如4A及圖4B圖所示，圖4A及圖4B為本發明的一實施例的動態存儲器的存取 方法流程圖。首先，接收多個數據存取命令(S410)，接著，判斷各數據存取命令等待時間 是否超過預設最大等待時間(S420)，若判斷的結果為是，則直接執行對應的數據存取命令 (S421)，而若判斷的結果為否，則判斷各數據存取命令所要存取的存取數據為等時性數據 或非等時性數據(S430)。若是步驟S430中的判斷結果為非等時性數據，則在節點Tl進行 等待。相反的，若是步驟S430中的判斷結果為等時性數據時，則進行步驟S440。步驟S440則比較數據存取命令的頁位址與前次頁位址，一旦比較的結果為不相 同時，表示頁位址不需要被更換，並直接執行對應的數據存取命令(S441)。而若比較的結果 為相同時，則繼續比較數據存取命令的庫位址與前次庫位址(S450)，若是數據存取命令的 庫位址與前次庫位址不相同時，則可以平行隱藏指令的方式來直接執行對應的數據存取命 令(S451)，若是數據存取命令的庫位址與前次庫位址相同時，則繼續進行步驟S460。步驟S460則是重新整理各數據存取命令中頁位址與前次頁位址不相同且庫位址 與前次庫位址相同的多個數據存取命令，具有相同的頁位址的所述多個數據存取命令依序 執行。在完成了步驟S460後，再針對剩餘的等時性數據的數據存取命令進行執行(S470)。接著，在完成了步驟S470後繼續由節點Tl進行接下來的步驟，參照圖4B。其中， 圖4B中步驟S480 S4B0與圖4B中步驟440 470的步驟相同，以下不多贅述。所要注意 的是，步驟S480 S4B0針對的是非等時性數據的數據存取命令進行處理，而步驟S440 S470針對的是等時性數據的數據存取命令進行處理。綜上所述，本發明的存儲器控制及其存儲器的存取方法判斷數據存取命令所存取 的數據是等時性數據或非等時性數據，來分類數據存取命令，並依據數據存取命令所要存 取的存儲器的庫位址及頁位址與存儲器前一次存取的前次庫位址及前次頁位址來對應產 生服務順序，並依序執行各數據存取命令以存取存儲器。在此，本發明提出的存儲器控制及 其存儲器的存取方法有效的降低動態存儲器被存取時頁位址的切換次數，進而提高動態存 儲器的存取效率。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進行限制， 儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依 然可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而這些修改或者等同替換亦不能使修 改後的技術方案脫離本發明技術方案的精神和範圍。
權利要求
一種動態存儲器存取方法，包括接收多個數據存取命令，各所述數據存取命令針對所述動態存儲器的一頁位址及一庫位址進行存取；判斷各所述數據存取命令所要存取的一存取數據為一等時性數據或一非等時性數據；比較各所述數據存取命令的所述頁位址及所述庫位址與前一次對所述動態存儲器進行存取的一前次頁位址及一前次庫位址，以獲得各所述數據存取命令的一位址碰撞狀態；依據各所述數據存取命令的所述存取數據為所述等時性數據或所述非等時性數據以及所述位址碰撞狀態來對應產生一服務順序；依據各所述數據存取命令所對應的所述服務順序來依序進行所述動態存儲器的存取動作。
2.根據權利要求1所述的動態存儲器存取方法，其中當各所述數據存取命令的所述存取數據為所述等時性數據時，對應產生的所述服務順 序優先於當各所述數據存取命令的所述存取數據為所述非等時性數據時所對應產生的所 述服務順序。
3.根據權利要求1所述的動態存儲器存取方法，其中所述位址碰撞狀態包括 所述頁位址與所述前次頁位址相同、所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址不相同或所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述 前次庫位址相同。
4.根據權利要求3所述的動態存儲器存取方法，其中當所述位址碰撞狀態為所述頁位 址與所述前次頁位址相同時對應產生的所述服務順序優先於當所述頁位址與所述前次頁 位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址不相同時對應產生的所述服務順序，並且，當 所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址不相同時對應產生 的所述服務順序優先於當所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次 庫位址相同對應產生的所述服務順序。
5.根據權利要求3所述的動態存儲器存取方法，還包括重新整理所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址相同 的所述多個數據存取命令，具有相同的所述頁位址的所述多個數據存取命令依序執行。
6.根據權利要求1所述的動態存儲器存取方法，還包括 判斷各所述數據存取命令的一等待時間；當所述等待時間超過一預設最大等待時間時，直接執行對應的各所述數據存取命令。
7.根據權利要求1所述的動態存儲器存取方法，其中當所述存取數據為所述等時性數 據時，對應的各所述數據存取命令即時且連續由所述動態存儲器存取所述存取數據。
8.根據權利要求1所述的動態存儲器存取方法，其中所述多個數據存取命令分別由多 個客戶端所發送。
9.根據權利要求8所述的動態存儲器存取方法，其中所述多個客戶端包括顯示控制 器、影像壓縮解壓縮控制器、周邊控制器、中央處理器以及音頻控制器。
10.一種存儲器控制器，用以存取一動態存儲器，包括一仲裁器，用以接收多個數據存取命令，其中各所述數據存取命令針對所述動態存儲2器的一頁位址及一庫位址進行存取，並判斷各所述數據存取命令所要存取的一存取數據為 一等時性數據或一非等時性數據；一服務順序產生器，耦接所述仲裁器，比較各所述數據存取命令的所述頁位址及所述 庫位址與前一次對所述動態存儲器進行存取的一前次頁位址及一前次庫位址，以獲得各所 述數據存取命令的一位址碰撞狀態，並依據各所述數據存取命令的所述存取數據為所述等 時性數據或所述非等時性數據以及所述位址碰撞狀態來對應產生一服務順序；一存取控制器，耦接所述服務順序產生器，依據各所述數據存取命令所對應的所述服 務順序來依序進行所述動態存儲器的存取動作。
11.根據權利要求10所述的存儲器控制器，其中當所述仲裁器判斷各所述數據存取命 令的所述存取數據為所述等時性數據時，所述服務順序產生器對應產生的所述服務順序優 先於當所述仲裁器判斷各所述數據存取命令的所述存取數據為所述非等時性數據時所述 服務順序產生器所對應產生的所述服務順序。
12.根據權利要求10所述的存儲器控制器，其中所述服務順序產生器判斷所述位址碰 撞狀態包括所述頁位址與所述前次頁位址相同、所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所 述庫位址與所述前次庫位址不相同，或所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址 與所述前次庫位址相同。
13.根據權利要求12所述的存儲器控制器，其中當所述服務順序產生器判斷所述位址 碰撞狀態為所述頁位址與前次頁位址相同時所述服務順序產生器對應產生的所述服務順 序優先於當所述服務順序產生器判斷所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址 與所述前次庫位址不相同時，所述服務順序產生器應產生的所述服務順序，並且，當所述服 務順序產生器判斷所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址 不相同時所述服務順序產生器對應產生的所述服務順序優先於當所述服務順序產生器判 斷所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址相同時，所述服務 順序產生器對應產生的所述服務順序。
14.根據權利要求13所述的存儲器控制器，其中所述服務順序產生器還重新整理各所 述數據存取命令中所述頁位址與所述前次頁位址不相同且所述庫位址與所述前次庫位址 相同，具有相同的所述頁位址的數據依序執行。
15.根據權利要求10所述的存儲器控制器，其中所述服務順序產生器還判斷各所述數 據存取命令的一等待時間，並判斷當所述等待時間超過一預設最大等待時間時，所述服務 順序產生器藉由所述存取控制器直接執行對應所述等待時間的各所述數據存取命令。
16.根據權利要求10所述的存儲器控制器，其中當所述存取數據為所述等時性數據 時，表示對應的各所述數據存取命令連續由所述動態存儲器存取所述存取數據。
17.根據權利要求10所述的存儲器控制器，其中所述多個數據存取命令分別由多個客 戶端所發送。
18.根據權利要求17所述的存儲器控制器，其中所述多個客戶端包括顯示控制器、影 像壓縮解壓縮控制器、周邊控制器、中央處理器以及音頻控制器。
19.根據權利要求10所述的存儲器控制器，其中所述服務順序產生器包括一緩衝器， 用以暫存尚未被執行的各所述數據存取命令的相關信息。
全文摘要
本發明公開了一種動態存儲器存取方法及存儲器控制器。該動態存儲器存取方法包括首先，接收多個數據存取命令，各數據存取命令針對動態存儲器的頁位址及庫位址進行存取。並判斷各數據存取命令所要存取的存取數據為等時性數據或非等時性數據。接著，比較各數據存取命令的頁位址及庫位址與前一次對動態存儲器進行存取的前次頁位址及前次庫位址，以獲得各數據存取命令的位址碰撞狀態。然後，依據各數據存取命令的存取數據為等時性數據或非等時性數據以及位址碰撞狀態來對應產生服務順序。最後，依據各數據存取命令所對應的服務順序來依序進行動態存儲器的存取動作。
文檔編號G06F13/16GK101908027SQ20091014720
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月8日 優先權日2009年6月8日
發明者平德林, 黃一桓 申請人:聯詠科技股份有限公司