[發明專利]控制數據讀寫裝置與方法

在審

• 申請號: 202010142116.4
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN112835513A
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 邱鈺杰;葉凱儀
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 李芳華

一種控制數據讀寫裝置，包括存儲器控制器。存儲器控制器控制對存儲器的讀寫，其中存儲器具有至少第一物理塊與第二物理塊。存儲器控制器接收數據塊的寫入請求，并依據寫入請求，在對應第一物理塊與第二物理塊的相應位置重復寫入對應數據塊數據的相應數據。存儲器控制器接收數據塊的讀取請求，并依據讀取請求及讀取條件，選擇從相應位置所對應的第一物理塊或第二物理塊讀取數據塊數據的相應數據，以連續輸出儲存于存儲器的數據塊數據。

技術領域

本發明關于一種控制數據讀寫裝置與方法。

背景技術

近年來，隨機存取存儲器(random access memory,RAM)隨著制造工藝進步，容量越來越大，帶寬也越來越高，譬如說動態隨機存取存儲器(dynamic random accessmemory,DRAM)。但是，隨機存取存儲器的內部存儲單元的速度并沒有隨著提高，其中一個原因是隨著容量提高，存儲陣列內的存儲單元也會增加，以DRAM為例，較小的制造工藝帶來的好處都被隨機存取存儲器更大的容量所抵消。

那既然存儲核心速度沒有增加，帶寬卻要大量提高，那要如何達成呢？其實就是通過預取(pre-fetch)，也就是每次從存儲器取出多筆數據，在I/O控制器發出請求之前預先準備好在預取隊列，然后順序讀出，或是寫入時先寫進一個寄存區，然后再依次寫入。在雙倍數據傳輸率(double data rate,DDR)的時代開始這種預取的概念，第一代DDR預取量為2筆數據，而現今第四代DDR(DDR4)的預取量為8n。

同時DDR4引入了庫群(bank group)的概念，庫群是獨立的實體，因此它們允許在庫群內完成行循環，但該行循環不會影響另一個庫群中發生的情況。這種庫群的概念，不僅在DDR4有，在其他的先進存儲器都有應用類似的概念。在引入了庫群這個概念后，對同庫群與不同庫群的數據讀取會有很大的差別，唯有通過適當的指令調度，才能達成最高的帶寬。

如果將數據放在不同的庫群中，操作需要延遲4個時鐘周期(clock cycles)，但在2133Mbps傳輸速率下，在相同的庫群之下進行列指令操作需要間隔6個時鐘周期，這樣會有2個周期是未傳輸數據的，也就是浪費了33％的帶寬，而當傳輸速率更高時，可能浪費高達50％的帶寬。因此，DDR4或相似架構的動態存儲器要達到能使用全帶寬，需要在不同的庫群之間將數據先排序好以進行交錯存取。

因此，在連續性讀取時存儲器控制器如何有效連續輸出數據特別是儲存于相同庫群中的數據，提升數據讀取速度和/或節省數據讀取時間將成為重要研發議題之一。

發明內容

本發明提供一種控制存儲器數據讀寫裝置與方法，用于達到數據塊中數據可任意順序連續讀取的效果。

本發明提供一種控制數據讀寫裝置，包括存儲器控制器。存儲器控制器控制對存儲器的讀寫，其中存儲器具有至少第一物理塊與第二物理塊。存儲器控制器在接收數據塊的寫入請求時，依據寫入請求，將對應數據塊數據的相應數據重復寫入第一物理塊與第二物理塊的相應位置。存儲器控制器接收數據塊的讀取請求時，依據讀取請求及讀取條件，選擇從相應位置所對應的第一物理塊或第二物理塊讀取數據塊數據的相應數據，以連續輸出儲存于存儲器的數據塊數據。

本發明還提供一種控制數據讀寫方法，包括下列步驟。接收數據塊的寫入請求時，依據寫入請求，將對應數據塊數據的相應數據重復寫入存儲器的第一物理塊與第二物理塊的相應位置。接收數據塊的讀取請求時，依據讀取請求及讀取條件，選擇從相應位置所對應的第一物理塊或第二物理塊讀取數據塊數據的相應數據，以連續輸出儲存于存儲器的數據塊數據。