[發明專利]讀-修改-寫處理系統及方法

有效

• 申請號: 200910165363.X
• 申請日: 2009-08-07
• 公開（公告）號: CN101989241A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: 謝向輝;呂暉;李宏亮;鄭方;過鋒;胡蘇太;虞美蘭
• 申請（專利權）人: 無錫江南計算技術研究所
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及內存訪問處理領域，特別涉及讀-修改-寫處理系統及方法。

背景技術

現代計算機系統普遍采用SDRAM內存(包括DDR1，DDR2，DDR3等)。對于該類內存，有三類用戶訪問內存的操作命令：

(1)讀命令。用戶使用該命令，可以從某個SDRAM內存中取出一個數據。

(2)寫命令。用戶使用該命令，可以將數據存入某個SDRAM內存。

(3)“讀-修改-寫”命令。用戶使用該命令，可以從某個SDRAM內存取出一個數據；然后對這個數據進行修改(如加上某個數、減去某個數等)后得到一個新數；最后，將這個新數再存入該SDRAM內存。

“讀-修改-寫”命令在現代計算機系統中有著較為廣泛的應用。比如，在操作系統中，可以使用“讀-修改-寫”命令實現進程間同步；在數字信號處理領域，可以用“讀-修改-寫”命令直接對內存中的數據塊進行計算，不必再經過CPU，從而可以提高處理速度。

目前，SDRAM內部至少包括8個存儲陣列、8個敏感放大器等兩類子部件。對于SDRAM來說，為實現用戶發出的各種操作命令，其本身所需要的基本操作命令有激活(ACT)、讀(RD)、寫(WE)以及寫回(PRE)。

激活命令：從SDRAM內部的存儲陣列中，將數據行傳輸到相應敏感放大器，敏感放大器中的數據行稱為“激活行”。SDRAM部件中最多可以有8個激活行存在。

讀命令：從“激活行”中，取出所要訪問的數據。

寫命令：將數據寫入“激活行”。

寫回命令：將“激活行”寫回SDRAM的內部存儲陣列。

基于以上說明，對于讀命令，一般的處理流程是：首先用激活命令激活所要訪問的數據行；然后，用讀命令訪問“激活行”，讀出數據；最后，使用寫回命令將激活行寫回存儲陣列。

而對于寫命令，一般的處理流程是：首先用激活命令激活所要訪問的數據行；然后，用寫命令將數據寫入“激活行”；最后，使用寫回命令將激活行寫回存儲陣列。

在某個數據行被激活后，在其收到寫回命令之前，可連續使用讀、寫或者寫、讀命令序列進行先讀后寫或者先寫后讀的內存訪問操作。在讀之后、寫之前，需要暫停若干拍，才能正確地完成操作序列。同樣地，在寫之后，讀之前，也需要暫停若干拍，才能正確地完成操作序列。

如果在任一時刻系統只能處理一個“讀-修改-寫”命令，那么當需要批量處理大量“讀-修改-寫”命令的時候，系統就只能依次串行處理。這時，由于對于同一激活行的讀、寫訪問之間存在的時間間隔較大(前述的讀、寫之間要暫停若干拍)，將會影響訪存帶寬。

并且，對于SDRAM，其采用雙向數據總線。在總線完成讀數據的傳輸之后、開始寫數據傳輸之前，數據總線至少需要空閑1拍，以完成數據總線的方向切換。類似地，在總線完成寫數據的傳輸之后、開始讀數據傳輸之前，數據總線至少需要空閑1拍，以完成數據總線的方向切換。

如果系統在處理多個“讀-修改-寫”命令時，反復切換讀、寫數據傳輸，則數據總線的讀寫方向切換次數過多，那么也將會影響訪存帶寬。

在例如美國專利申請“Memory?controller?having?a?read-modify-write?function”(專利申請號：11/072,870)中，提出了一種“讀-修改-寫”命令的實現系統。然而，該系統的讀入數據線和寫出數據線是相互獨立的，不適合“使用雙向數據線”的情況；再者，該系統在處理一個“讀-修改-寫”命令的時候，不能同時處理其它命令，必須在當前的“讀-修改-寫”命令處理完以后，才能處理其它命令。

而又例如美國專利申請“Memory?controller?and?method?for?optimized?read/modify/write?performance”(專利申請號：11/779,277)中，提出了一種“讀-修改-寫”命令的實現系統。該系統能夠同時處理多個命令，并且該系統也適合“使用雙向數據線”的情況。然而，該系統使用了三個不同的命令隊列：讀命令隊列、寫命令隊列、讀修改寫命令隊列。同一隊列內部、不同隊列之間的關系都比較復雜，這導致調度算法的硬件實現較復雜。

因此，如何在進行內存訪問時較少地影響訪存帶寬且硬件實現代價較少，就成為了現階段比較關注的一個問題。

發明內容

本發明解決的問題是現有技術對于內存訪問時，影響訪存帶寬的問題。

本發明還解決的問題是現有技術實現內存訪問時，硬件實現較復雜的問題。