[發明專利]非易失性內存及控制方法

有效

• 申請號: 200810043589.8
• 申請日: 2008-07-02
• 公開（公告）號: CN101620572A
• 公開（公告）日: 2010-01-06
• 發明（設計）人: 周百鈞
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種內存及控制該內存的方法，具體涉及一種非易失性的內存及其控制方法。

背景技術

目前計算機系統中使用的內存一般均為DRAM(動態隨機存儲器)，這類存儲器在系統斷電后不能保存數據，使得系統在斷電重啟時，必須從硬盤等存儲器中讀取數據，影響了系統效能。本發明利用新一代非易失存儲器(如相變存儲器，即PRAM)，結合相應的高速緩存及控制方法，實現了一種在斷電后仍能保存數據的非易失性內存，能極大提高系統的啟動速度，并有利于降低能耗。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種能保存數據的非易失性內存。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種非易失性內存，包括內存接口電路，與內存接口電路相連接的非易失性存儲器，非易失性存儲器中的數據塊分為至少兩組，每組至少兩個數據塊；與內存接口電路相連接的高速緩存，所述高速緩存包括至少兩組高速緩存行組，每組至少兩個高速緩存行，高速緩存用于讀寫非易失性存儲器中的數據；高速緩存中的每個高速緩存行帶有一個標記，用于記錄該高速緩存行在非易失性存儲器中相應數據的物理地址。

因為本發明用非易失存儲器，結合相應的高速緩存及控制方法，實現了一種在斷電后仍能保存數據的非易失性內存，能極大提高系統的啟動速度，并有利于降低能耗。

控制前述非易失性內存可以采用以下方式：前述高速緩存包括N路M組數據塊，其中N或M可以是任何正整數；高速緩存和非易失性存儲器的存儲空間劃分為至少兩個高速緩存行。高速緩存中的每個高速緩存行帶有一個TAG標記，用于記錄該高速緩存行在非易失性存儲器中的物理地址的連續K位地址，數值K的大小為X-L，X為非易失性存儲器地址的比特數，數值L的大小根據高速緩存行的大小來定，2的L次方為高速緩存行的大小。將高速緩存的高速緩存行分成M組高速緩存行組，每組N個高速緩存行；將非易失性存儲器中的高速緩存行分成若干組，每組M個高速緩存行；非易失性存儲器中每個高速緩存行組的第J個高速緩存行的數據可以臨時存放在高速緩存中第J個高速緩存行組中的任意一個高速緩存行中。

控制前述非易失性內存還可以采用以下方式：高速緩存控制將高速緩存與非易失性存儲器中的存儲頁建立映射關系，存儲頁是指計算機內存中用于存儲數據的一段連續的存儲空間；高速緩存中的每個數據頁帶有一個物理地址標記，用于記錄非易失性存儲器中相應存儲頁的物理地址，從而建立映射關系。

前述兩種非易失性內存的控制方法還包括：向內存寫入數據時，數據先存入高速緩存中標記為“clean”的數據塊，并將相應數據塊標記為“dirty”，同時更新相應的寫入次數；當有至少兩個“clean”數據塊可用時，優先使用讀取次數比較少的“clean”數據塊。當高速緩存中的“dirty”數據塊較多時，控制系統將近期寫入次數較少的“dirty”數據塊的數據寫入非易失性存儲器，并將高速緩存中的相應數據塊標記為“clean”，同時將寫入次數清零；重復以上操作，直到“clean”數據塊達到一定的數量；系統可以發指令將高速緩存中的所有“dirty”區域的數據寫入非易失性存儲器。系統將高速緩存中標記為“dirty”的數據塊按寫入次數的多少分成若干個先入先出隊列；每一個“dirty”隊列中的數據塊的寫入次數在相同的范圍內；當下一級“dirty”隊列中的數據塊寫入次數增加時，相應數據塊將被放入上一級“dirty”隊列，直至數據塊進入最高一級的隊列；對于數據塊的寫入次數在一定范圍里的“dirty”隊列，當數據塊的寫入次數增加時，該數據塊的位置將被調至當前隊列的入口處；當其寫入次數達到當前隊列寫入次數的上限，再將該數據塊放入高一級隊列。“dirty”隊列數量為至少兩個，各隊列的寫入次數為一確定值或是某一范圍值；系統每次從低級的“dirty”隊列的出口取數據塊，用完后再從高一級隊列取。當系統須斷電時，將高速緩存中標記為“dirty”的所有數據寫入非易失性存儲器。從內存讀取數據時，先從高速緩存中讀取數據；若高速緩存中無所需數據，再從非易失性存儲器中讀取，同時將數據存入高速緩存。當系統須斷電時，將高速緩存中標記為“dirty”的所有數據寫入非易失性存儲器。

優選的，前述的非易失性內存，高速緩存的每一數據塊有一相關的屬性區域用于記錄其讀寫次數及數據狀態；非易失性存儲器的每一數據塊有一相關的屬性區域用于記錄其讀寫次數，該屬性區域位于非易失性存儲器中。