[發(fā)明專利]去耦存儲器訪問系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200580039644.0
• 申請日: 2005-03-31
• 公開（公告）號: CN101124553A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 保羅·W·霍利斯;喬治·M.·拉鐵摩爾;馬修·B.·拉特里奇
• 申請（專利權(quán)）人: 阿納洛格裝置公司
• 主分類號: G06F12/00
• 分類號: G06F12/00
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 朱智勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及存儲器訪問系統(tǒng)，具體涉及去耦存儲器訪問系統(tǒng) 和方法。

背景技術(shù)

存儲器訪問系統(tǒng)，諸如處理器核心內(nèi)的嵌入式存儲器系統(tǒng)，例如 ARM，允許處理器從存儲器讀出數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)寫入存儲器。核心處理 器的讀訪問時間包括從存儲器讀出數(shù)據(jù)的時間、將讀出數(shù)據(jù)鎖存到目 標(biāo)寄存器的短建立時間和與將從存儲器讀出的數(shù)據(jù)傳送給目標(biāo)寄存器 關(guān)聯(lián)的傳播延遲時間。寫訪問時間包括核心處理器將數(shù)據(jù)寫入存儲器 的時間和將所寫入數(shù)據(jù)從處理器傳送給存儲器的傳播時間。通常，從 給定存儲器讀出數(shù)據(jù)比將數(shù)據(jù)寫入存儲器需要更多的時間，從而導(dǎo)致 讀訪問決定了系統(tǒng)的最高操作頻率。

傳統(tǒng)的存儲器訪問系統(tǒng)通常限于每個周期一個操作，例如一個讀 操作或一個寫操作，要求操作在系統(tǒng)時鐘的單個周期內(nèi)完成。這些系 統(tǒng)依賴于在相同的相對啟動時間(耦合)，例如系統(tǒng)時鐘的上升沿， 啟動讀、寫操作。在這樣的設(shè)計中，讀訪問時間限定了最小時鐘周期。 結(jié)果是讀訪問時間被限制為單個系統(tǒng)時鐘周期，這限制了所使用存儲 器的大小和訪問時間，或者系統(tǒng)時鐘速度。這通常需要將存儲器劃分 成一些較小而速度較快的存儲塊(例如，不太密的存儲器)。

現(xiàn)有的存儲器訪問系統(tǒng)和方法試圖用幾種方式解決與讀訪問時 間較長關(guān)聯(lián)的問題。一種是簡單地允許讀訪問用兩個時鐘周期完成。 這使系統(tǒng)時鐘可以運(yùn)行得較快，但是會嚴(yán)重地?fù)p害處理器的吞吐量。

其他傳統(tǒng)的存儲器訪問系統(tǒng)從寫周期中將時間借給讀操作用。通 常最為臨界的情況是背對背的讀然后寫操作。在這種設(shè)計中，將延遲 寫操作延遲到讀操作完成后，這通常稱為“延遲寫入”設(shè)計。由于系統(tǒng) 使用單個系統(tǒng)時鐘，而且背對背的操作必須在兩個周期內(nèi)完成，因此 寫延遲必須從單個系統(tǒng)時鐘得出。傳統(tǒng)的系統(tǒng)的另一個缺點(diǎn)是由于讀 訪問實(shí)際上延伸到下一個周期，在存儲器下游需要對讀出數(shù)據(jù)進(jìn)行特 殊處理。結(jié)果是或者在時鐘的啟動訪問的沿的相對沿鎖存數(shù)據(jù)(可能 影響吞吐量)，或者對傳遞數(shù)據(jù)進(jìn)行流水線操作，這給這種存儲器和 處理機(jī)設(shè)計增添了等待時間和復(fù)雜性。

通常，對于傳統(tǒng)的存儲器訪問系統(tǒng)共同的是單個系統(tǒng)時鐘、含有 是讀還是寫數(shù)據(jù)的信息的控制信號和指定在相應(yīng)的讀或?qū)懖僮髌陂g要 讀或?qū)懙拇_切地址的有效地址值。存儲器讀、寫操作通常以與傳遞控 制和地址信息關(guān)聯(lián)的同樣的系統(tǒng)時鐘沿啟動或以從這個系統(tǒng)時鐘沿得 出的定時啟動。這阻止在系統(tǒng)時鐘前啟動讀操作，因?yàn)楸匾男畔?dāng) 時還不是都可得到的。然而，有些處理器(例如，ARM)使該信息在 啟動系統(tǒng)時鐘沿到達(dá)前可得到。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的一個目的是提供一種得到改善的去耦存儲器訪問 系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的另一個目的是提供可以利用較密的存儲器的這樣一種 存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供可以利用較慢的存儲器的這樣一種 存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供不需要將存儲器劃分成較小的塊的 這樣一種存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供實(shí)際上幾乎不增大電路區(qū)域的這樣 一種存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供可以優(yōu)化性能的這樣一種存儲器訪 問系統(tǒng)和方法，這是通過為讀和寫操作提供獨(dú)立的去耦時間基準(zhǔn)以細(xì) 調(diào)讀操作和寫操作的啟動時間從而增加允許用于讀訪問的時間來實(shí)現(xiàn) 的。

本發(fā)明的又一個目的是提供根據(jù)獨(dú)立的時間基準(zhǔn)讀操作可以在 寫操作前開始的這樣一種存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供不需要在同樣的時間啟動讀、寫操作 的這樣一種存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供增加讀訪問的允許時間的這樣一種 存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明的又一個目的是提供通過使用去耦時間基準(zhǔn)使寫操作相 對讀操作延遲的這樣一種存儲器訪問系統(tǒng)和方法。

本發(fā)明基于認(rèn)識到可以通過下列措施實(shí)現(xiàn)真正創(chuàng)新的去耦存儲 器訪問系統(tǒng)和方法：提供獨(dú)立的去耦第一和第二時間基準(zhǔn)；響應(yīng)第一 時間基準(zhǔn)和讀啟動信號產(chǎn)生訪問存儲器的讀允許信號；以及響應(yīng)第二 時間基準(zhǔn)產(chǎn)生與讀允許信號獨(dú)立的寫允許信號，以對存儲器陣列進(jìn)行 獨(dú)立的去耦讀寫訪問。