一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统及方法。包括图形绘制单元、SDRAM模块、FLASH CACHE模块和FLASH模块，所述图形绘制单元向FLASH CACHE模块请求数据；所述FLASH CACHE模块向SDRAM模块或FLASH模块请求数据，并将需要的数据返回给图形绘制单元。本发明专利技术通过利用SDRAM作为闪存的高速缓存，解决了移动绘制设备的开机初始化问题，达到了开机启动和随机访存的目的，实现移动人机交互界面的开机启动需求以及移动图形绘制设备的随机访问需求，基于FPGA硬件架构实现了算法控制、流水线架构以及预取策略。

Flash memory based cache system and method for mobile device

The invention discloses a flash memory based cache system and method for mobile devices. Including graphics rendering unit, SDRAM module, FLASH CACHE module and FLASH module, the drawing unit request data to the FLASH CACHE module; the FLASH CACHE module to the SDRAM module or FLASH module request data, and will require the data back to the drawing unit. This invention uses SDRAM as cache memory, solve the problem of mobile mapping equipment boot initialization, to boot and random access to mobile man-machine interface boot demand and mobile graphics rendering Equipment random access requirements, FPGA hardware implementation of the control algorithm, and prefetch pipelined architecture based on the strategy.

【技术实现步骤摘要】
一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统及方法
本专利技术属于高速缓存
，特别是涉及一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统及方法。
技术介绍
闪存(FlashMemory)是一种非易失性存储器，即断电数据也不会丢失。闪存的速度其实很有限，它本身操作速度、频率就比内存低得多，而且NAND型闪存类似硬盘的操作方式效率也比内存的直接访问方式慢得多。在1984年，东芝公司的专利技术人舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器的概念。与传统电脑内存不同，闪存的特点是非易失性(也就是所存储的数据在主机掉电后不会丢失)，其记录速度也非常快。Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司。1988年，公司推出了一款256Kbit闪存芯片。它如同鞋盒一样大小，并被内嵌于一个录音机里。後来，Intel专利技术的这类闪存被统称为NOR闪存。它结合EPROM(可擦除可编程只读存储器)和EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)两项技术，并拥有一个SRAM接口。第二种闪存称为NAND闪存。它由日立公司于1989年研制，并被认为是NOR闪存的理想替代者。NAND闪存的写周期比NOR闪存短90％，它的保存与删除处理的速度也相对较快。NAND的存储单元只有NOR的一半，在更小的存储空间中NAND获得了更好的性能。鉴于NAND出色的表现，它常常被应用于诸如CompactFlash、SmartMedia、SD、MMC、xD、andPCcards、USBsticks等存储卡上。SDRAM(SynchronousDynamicRandomAccessMemory)，同步动态随机存储器，同步是指Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。SDRAM是一种掉电易失的存储设备，其优点在于速度快并且可以随机访问。SDRAM从发展到现在已经经历了五代，分别是：第一代SDRSDRAM，第二代DDRSDRAM，第三代DDR2SDRAM，第四代DDR3SDRAM，第五代，DDR4SDRAM。第一代SDRAM采用单端(Single-Ended)时钟信号,第二代、第三代与第四代由于工作频率比较快，所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。SDRSDRAM的时钟频率就是数据存储的频率，第一代内存用时钟频率命名，如pc100，pc133则表明时钟信号为100或133MHz，数据读写速率也为100或133MHz。之后的第二，三，四代DDR(DoubleDataRate)内存则采用数据读写速率作为命名标准，并且在前面加上表示其DDR代数的符号，PC-即DDR，PC2＝DDR2，PC3＝DDR3。如PC2700是DDR333，其工作频率是333/2＝166MHz，2700表示带宽为2.7G。DDR的读写频率从DDR200到DDR400，DDR2从DDR2-400到DDR2-800，DDR3从DDR3-800到DDR3-1600。高速缓存(Cache)是存在于主存与处理器之间的一级存储器，由容量比较小但速度比主存高得多的存储器构成。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。主要由三大部分组成：Cache存储体：存放由主存调入的指令与数据块。地址转换部件：建立目录表以实现主存地址到缓存地址的转换。替换部件：在缓存已满时按一定策略进行数据块替换，并修改地址转换部件。中国申请公布专利CN102521178A，公开了《一种可靠的嵌入式系统人机界面图像显示的实现方式》，该方法采用FLASH存储器存储图形绘制数据，利用DMA和硬件模块从存储器中取出数据并进行运算和显示，该方法利用FLASH作为掉电非易失的存储器存储图形绘制数据，保证不需要每次开机烧入图形绘制信息。但是FLASH的高读取延迟时间影响绘制效率，导致帧率较低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统及方法，通过利用SDRAM作为闪存的高速缓存，解决了移动绘制设备的开机初始化问题。为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术为一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，包括图形绘制单元、SDRAM模块、FLASHCACHE模块和FLASH模块，所述图形绘制单元向FLASHCACHE模块请求数据；所述FLASHCACHE模块向SDRAM模块或FLASH模块请求数据，并将需要的数据返回给图形绘制单元。进一步地，所述图形绘制单元通过AXI总线向FLASHCACHE模块请求数据。进一步地，所述FLASHCACHE模块通过SPI总线向FLASH模块请求数据；所述FLASHCACHE模块包括TAGRAM模块。进一步地，所述FLASHCACHE模块通过AXI总线向SDRAM模块请求数据。一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存方法，包括如下过程：SS1图形绘制单元开始向FLASHCACHE模块请求数据；SS2判断FLASHCACHE模块是否miss，所述miss为该段数据是否在SDRAM模块中；当FLASHCACHE模块没有miss，则该段数据已经在SDRAM中，直接访问SDRAM模块取回数据；当FLASHCACHE模块已经miss，访问flash中对应块的地址，之后取回块数据并写回SDRAMSS3结束。进一步地，所述SS1图形绘制单元开始向FLASHCACHE模块请求数据的具体过程为：当图形绘制单元请求数据时，首先FLASHCACHE模块比对对应地址的TAG，TAG命中表示该段数据已经在SDRAM模块中，否则表示该段数据未取回到SDRAM模块，需要访问FLASH模块取回数据。进一步地，所述SS2步骤中，当一个数据请求miss后，向FLASH模块请求邻近地址一个块数据，将数据写回到SDRAM中，使得下次数据读取的延迟时间大大减少。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术利用SDRAM作为闪存的高速缓存，解决了移动绘制设备的开机初始化问题，达到了开机启动和随机访存的目的，实现移动人机交互界面的开机启动需求以及移动图形绘制设备的随机访问需求，基于FPGA硬件架构实现了算法控制、流水线架构以及预取策略。当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统结构图；图2为本专利技术的一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统图；图3为FLASHCACHE的整体流程图；图4为图形绘制单元请求数据的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-4所示，本专利技术为一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，采用硬件架构实现算法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，包括图形绘制单元、SDRAM模块、FLASH CACHE模块和FLASH模块，其特征在于：所述图形绘制单元向FLASH CACHE模块请求数据；所述FLASH CACHE模块向SDRAM模块或FLASH模块请求数据，并将需要的数据返回给图形绘制单元。

【技术特征摘要】
1.一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，包括图形绘制单元、SDRAM模块、FLASHCACHE模块和FLASH模块，其特征在于：所述图形绘制单元向FLASHCACHE模块请求数据；所述FLASHCACHE模块向SDRAM模块或FLASH模块请求数据，并将需要的数据返回给图形绘制单元。2.根据权利要求1所述的一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，其特征在于，所述图形绘制单元通过AXI总线向FLASHCACHE模块请求数据。3.根据权利要求1所述的一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，其特征在于，所述FLASHCACHE模块通过SPI总线向FLASH模块请求数据；所述FLASHCACHE模块包括TAGRAM模块。4.根据权利要求1所述的一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存系统，其特征在于，所述FLASHCACHE模块通过AXI总线向SDRAM模块请求数据。5.如权利要求1-4任意一所述的一种面向移动设备的基于闪存的高速缓存方法，其特征在于，包括如下过程：SS1图形绘...

【专利技术属性】
技术研发人员：项天，查道路，
申请(专利权)人：合肥杰美电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34