[發(fā)明專利]一種存儲(chǔ)器故障單元的替換方法及裝置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210509033.X
• 申請(qǐng)日: 2012-12-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103019873A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李延松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06F11/07
• 分類號(hào): G06F11/07
• 代理公司: 深圳中一專利商標(biāo)事務(wù)所 44237
• 代理人: 張全文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種存儲(chǔ)器故障單元的替換方法及裝置、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

常用的半導(dǎo)體隨機(jī)存取存儲(chǔ)器可以分為動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器DRAM和靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器SRAM兩大類，DRAM具有集成度高、速度快等特點(diǎn)，主要用作系統(tǒng)的內(nèi)存；SRAM可以達(dá)到更高的速度，不需要定時(shí)刷新，但是集成度較低，因此主要用作高速緩存。

DRAM和SRAM都通過(guò)電荷來(lái)保存信息，例如DRAM是根據(jù)晶體管柵極電容是否存有電荷來(lái)表示1或0，SRAM是根據(jù)晶體管的導(dǎo)通或截止來(lái)表示1或0。它們?cè)谕獠坑钪嫔渚€或芯片封裝材料中放射性元素的影響下，電荷狀態(tài)可能發(fā)生變化，例如從1變成0，導(dǎo)致保存的信息出現(xiàn)變化。這種現(xiàn)象稱為軟失效，但是其中的存儲(chǔ)單元并未損壞，只是信息發(fā)生變化而已，可以通過(guò)重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)將其糾正。此外，芯片工作電壓的波動(dòng)、電磁干擾也會(huì)引起軟失效，隨著半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，DRAM和SRAM的集成度越來(lái)越高，工作電壓也在不斷降低，因此軟失效的幾率在不斷增加。同時(shí)，存儲(chǔ)器也會(huì)有個(gè)別存儲(chǔ)單元出現(xiàn)硬失效，這種故障無(wú)法通過(guò)重新寫(xiě)入數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正，從該存儲(chǔ)單元中讀出來(lái)的數(shù)據(jù)可能一直是1、一直是0或者不確定。

存儲(chǔ)器中保存的是系統(tǒng)運(yùn)行的代碼和數(shù)據(jù)，如果其中的內(nèi)容發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生意料不到的結(jié)果，甚至可能使得系統(tǒng)運(yùn)行失常或死機(jī)。

為了解決存儲(chǔ)單元的失效問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)采用ECC（Error?Check?andCorrection，檢錯(cuò)糾錯(cuò)）算法，在現(xiàn)有存儲(chǔ)器的基礎(chǔ)上新增一片校驗(yàn)存儲(chǔ)器(例如內(nèi)存條上有9個(gè)存儲(chǔ)器芯片，其中8個(gè)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，1個(gè)是校驗(yàn)存儲(chǔ)器)，兩者共用同一個(gè)通道。每次向存儲(chǔ)器寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，將根據(jù)ECC算法得到的校驗(yàn)數(shù)據(jù)也一起寫(xiě)入校驗(yàn)存儲(chǔ)器，從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)時(shí)，也一起讀出校驗(yàn)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)，并根據(jù)ECC算法檢測(cè)是否發(fā)生了錯(cuò)誤。如果出現(xiàn)了單比特錯(cuò)誤，ECC算法可以將其糾正，得到正確的數(shù)據(jù)。但ECC算法的糾錯(cuò)能力很有限，一般只能糾正單個(gè)比特的錯(cuò)誤，如果發(fā)生多個(gè)比特錯(cuò)誤將無(wú)法糾正。同時(shí)，雖然ECC算法將讀出的單比特錯(cuò)誤糾正了，但存儲(chǔ)器中的內(nèi)容仍然是錯(cuò)誤的，如果此后再發(fā)生一個(gè)比特的失效就無(wú)法糾正了。

為此，現(xiàn)有技術(shù)為了進(jìn)一步提高糾錯(cuò)能力，將兩個(gè)完全相同的存儲(chǔ)器組成鏡像或鎖步方式，使用兩個(gè)通道與存儲(chǔ)控制器連接。其中鏡像方式是將兩個(gè)存儲(chǔ)器的內(nèi)容組成一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，當(dāng)檢測(cè)到其中一個(gè)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)，再?gòu)牧硪粋€(gè)存儲(chǔ)器取數(shù)據(jù)，因此可以容忍整個(gè)存儲(chǔ)器失效；鎖步方式是將兩個(gè)存儲(chǔ)器通道組合成一個(gè)邏輯通道，采用了更先進(jìn)的糾錯(cuò)算法，可以容忍單個(gè)存儲(chǔ)器芯片失效。但是顯然，所述鏡像方式和鎖步方式都要求使用兩組容量、速度完全一樣的存儲(chǔ)器，增加了系統(tǒng)成本和功耗。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)器故障單元的替換方法及裝置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)增加校驗(yàn)存儲(chǔ)器，采用ECC算法的糾錯(cuò)能力很有限，以及采用鏡像方式或鎖步方式增加了系統(tǒng)成本和功耗的技術(shù)問(wèn)題。

第一方面，所述存儲(chǔ)器故障單元的替換方法包括：根據(jù)讀取地址讀取主存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)；檢測(cè)所述數(shù)據(jù)是否正確；若所述數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則在映射表中查找所述讀取地址對(duì)應(yīng)的替換地址，從替換存儲(chǔ)器中獲取所述替換地址對(duì)應(yīng)的替換數(shù)據(jù)并返回至處理器，其中所述映射表保存有主存儲(chǔ)器中故障單元地址和替換存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)替換地址的映射關(guān)系，所述替換存儲(chǔ)器用于保存主存儲(chǔ)器中故障單元所對(duì)應(yīng)的正確數(shù)據(jù)；若所述數(shù)據(jù)正確，則將所述數(shù)據(jù)直接返回至處理器。

在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述根據(jù)讀取地址讀取主存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，并檢測(cè)所述數(shù)據(jù)是否正確步驟之前，還包括：根據(jù)寫(xiě)入地址將數(shù)據(jù)寫(xiě)入主存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元，若映射表中存在所述寫(xiě)入地址，將所述數(shù)據(jù)同時(shí)替換存儲(chǔ)器中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。

結(jié)合第一方面或第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若所述數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，則在映射表中查找所述讀取地址對(duì)應(yīng)的替換地址，從替換存儲(chǔ)器中獲取所述替換地址對(duì)應(yīng)的替換數(shù)據(jù)并返回至處理器步驟，具體包括：若所述數(shù)據(jù)錯(cuò)誤且無(wú)法糾正，則在映射表中查找所述讀取地址對(duì)應(yīng)的替換地址，從替換存儲(chǔ)器中獲取所述替換地址對(duì)應(yīng)的替換數(shù)據(jù)并返回至處理器。

結(jié)合第一方面第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，若所述數(shù)據(jù)錯(cuò)誤但可以糾正，則將糾正后的數(shù)據(jù)返回至處理器。