非易失性存储器系统或子系统技术方案

技术编号:23352217 阅读:18 留言:0更新日期:2020-02-15 07:03
描述涉及非易失性存储器的系统、装置及方法。可采用非易失性存储器阵列作为芯片上系统SoC或处理器的主存储器阵列。控制器可使用与包含不同页面大小或存取时间要求等等的非易失性存储器操作的特性无关的协议来介接于所述非易失性存储器阵列与所述SoC或处理器之间。所述控制器处的虚拟存储器库可被用于促进所述SoC或处理器与所述非易失性存储器阵列之间的操作。所述控制器可与缓冲器耦合以促进快速数据操作,且所述控制器可经配置以选择性地存取所述非易失性阵列处的数据,以考虑经存储于所述虚拟存储器库或所述缓冲器中的数据。所述控制器、所述虚拟存储器库及所述缓冲器可配置于与所述SoC或处理器分离的一个芯片上。

Nonvolatile memory system or subsystem

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】非易失性存储器系统或子系统相关申请案的交叉参考本专利申请案主张哈斯本(Hasbun)在2017年6月22日申请的标题为“非易失性存储器系统或子系统(Non-VolatileMemorySystemorSub-System)”的第15/630,330号美国专利申请案的优先权,所述申请案转让给本专利技术的受让人且其全文以引用的方式明确并入本文中。
技术介绍
本专利技术大体上涉及存储器系统,且更明确来说,本专利技术涉及非易失性存储器系统或子系统。存储器系统可包含各种存储器装置及控制器,其经由一或多个总线耦合以管理例如计算机、无线通信装置、物联网、摄像机、数字显示器等等的许多电子装置中的信息。存储器装置广泛用于存储此类电子装置中的信息。通过编程存储器单元的不同状态来存储信息。例如,二进制存储器单元具有通常由逻辑“1”或逻辑”0”表示的两种状态。两种以上状态可存储在存储器单元中。存在各种类型的存储器装置,其包含硬盘驱动器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态RAM(DRAM)、同步动态RAM(SDRAM)、铁电RAM(FeRAM)、磁性RAM(MRAM)、电阻式RAM(RRAM)、快闪驱动器、相变存储器(PCM)、三维交叉点存储器(3DXPointTM存储器)及其它。存储器装置可为易失性或非易失性的。即使没有外部电源,非易失性存储器单元(例如FeRAM单元)也可长时间维持其所存储的逻辑状态。易失性存储器单元(例如DRAM单元)会随时间损失其存储数据,除非其由外部电源周期性地刷新。FeRAM可使用类似于易失性存储器的存储器装置架构,但可具有相较于其它非易失性及易失性存储器装置的改进性能。一般来说,改进存储器系统可包含提高存储器系统性能,例如减少系统电力消耗、增加存储器系统容量、提高读取/写入速度、通过使用永久主存储器来提供非易失性或在特定性能点处降低制造成本及其它度量。但是,经改进存储器系统通常利用尚无法由其它技术支持的新技术或协议,或经改进存储器系统可在其与早期技术相后兼容时提供较广应用范围内的解决方案。附图说明本文中的揭示内容涉及且包含以下图:图1展示包含根据本专利技术的实施例的非易失性存储器系统或子系统的系统的图。图2说明支持根据本专利技术的实施例的非易失性存储器系统或子系统的非线性电性质的实例。图3说明支持根据本专利技术的实施例的非易失性存储器系统或子系统的电路的实例。图4说明根据本专利技术的实施例的示范性非易失性存储器系统或子系统。图5说明支持根据本专利技术的实施例的非易失性存储器系统或子系统的示范性存储器系统。图6说明支持根据本专利技术的实施例的非易失性存储器系统或子系统的协议的示范性示意图。图7展示说明用于操作根据本专利技术的实施例的非易失性存储器系统或子系统的方法的流程图。具体实施方式可采用非易失性存储器阵列作为芯片上系统(SoC)或处理器的主存储器阵列。此类型的系统可提供相较于采用易失性存储器阵列的系统的益处,其包含高系统性能、高面密度及低系统电力消耗。为在各种应用中实现这些益处,可采用本文中所描述的技术来提供与经设计以用于与旧存储器系统架构一起操作的SoC或处理器的向后兼容性。例如,本专利技术包含存储器子系统中的接口控制器,其可使用实质上与非易失性存储器操作的特性无关的协议来促进SoC或处理器的操作。本文中所揭示的非易失性存储器系统或子系统也可实现其中电力消耗可为重要设计因素的移动环境中的桌上应用。本文中所描述的系统可包含SoC或处理器、存储器子系统及存储器。系统也可包含经配置以使各种组件彼此耦合的多个总线。存储器子系统可包含非易失性存储器、虚拟存储器库及接口控制器。接口控制器可经配置以经由总线中的一者与SoC/处理器一起操作。为促进使用(例如)DRAM接口经由总线中的一者与SoC/处理器一起操作,接口控制器可经配置以与利用虚拟存储器库的非易失性存储器一起操作。虚拟存储器库可由DRAM单元构建且经配置以依据(例如)低功率双倍数据速率(LPDDR)规格(其可确定页面大小、时序要求等等)操作。除非下文特别规定,否则页面大小一般是指各种接口处所处置的数据的大小。另外,存储器子系统可进一步包含可构建为DRAM缓冲器的缓冲器。缓冲器可经配置以与接口控制器一起操作且可经配置以可由SoC/处理器直接存取。如下文将详细描述,接口控制器可利用虚拟存储器库来模仿DRAM页面大小,其可促进与SoC/处理器一起操作。例如,虚拟存储器库可经配置以具有DRAM页面大小(例如以LPDDR规格所指定的页面大小)。另外,如本文中所描述,虚拟存储器库可经配置以具有对应于非易失性存储器的页面大小的部分或元件。例如,依据LPDDR规格的DRAM页面大小可为非易失性存储器页面大小的超集,且接口控制器可允许系统利用使用非易失性存储器阵列中的不同页面大小且与经配置以与DRAM页面大小一起使用的SoC/处理器一起操作的益处。非易失性存储器可经配置以支持可变页面大小。接口控制器也可通过利用虚拟存储器库或缓冲器来允许低延迟或减少电力操作。例如,在从SoC/处理器接收读取命令后,接口控制器可尝试将数据从虚拟存储器库或缓冲器发送到SoC/处理器。如果数据不存在于虚拟存储器库或缓冲器中,那么接口控制器可从非易失性存储器检索数据且将数据存储于虚拟存储器库中,同时将数据发送到SoC/处理器。接口控制器可根据本文中所描述的协议来管理虚拟存储器库的操作。例如,一组标记可用于指示虚拟存储器库的哪些部分存储来自非易失性存储器的有效数据。在自SoC/处理器接收写入命令后,接口控制器可将数据存储于虚拟存储器库处。另一组标记可指示虚拟存储器库的部分何时存储不同于非易失性存储器的内容的有效数据以使接口控制器能够仅保存已从非易失性存储器中的内容修改的数据。此外且如下文将详细解释,接口控制器可确定在SoC/处理器不再需要数据时存储来自虚拟存储器库的数据的位置。接口控制器可监测且识别虚拟存储器库的内容。此外,接口控制器可具有计数器,其记录SoC/处理器在特定时间间隔期间尝试存取虚拟存储器库的内容的次数。举例来说,如果计数器表明SoC/处理器尝试存取的次数小于预定阈值,那么接口控制器可将经修改数据存储于非易失性存储器中以预示SoC/处理器短期内无需存取数据。接口控制器可在确定数据未被修改后舍弃数据。或者,如果计数器指示SoC/处理器尝试存取的次数等于或大于预定阈值,那么接口控制器可将数据存储于缓冲器中以预示SoC/处理器需要实时存取数据。所属领域的技术人员应能够设计接口控制器的各种准则(例如包含计数值、时钟、时段等等的准则)以在鉴于总体系统要求来作出此确定。另外,计数器可在SoC/处理器尝试存取的次数小于预定阈值时设置绕过指示符以绕过将虚拟存储器库的内容保存到缓冲器。接着,绕过指示符可用于将虚拟存储器库的修改内容直接保存到非易失性存储器。上述讨论提供本专利技术的概述。下文将在存储器系统或子系统架构及相关协议的背景下进一步描述上文所引入的特征及技术。接着,结合支持非易失性存储器系统或子系统的控制器及系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备,其包括:/n第一存储器阵列,其包括具有第一页面大小的非易失性存储器单元;/n第一控制器,其与所述第一存储器阵列耦合,且经配置以与芯片上系统SoC或处理器介接;及/n第二存储器阵列,其经由所述第一控制器与所述第一存储器阵列耦合,且经配置以至少部分基于与所述SoC或处理器相关联的第二页面大小来存储数据,其中所述第二页面大小是所述第一页面大小的超集。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170622 US 15/630,3301.一种设备,其包括:
第一存储器阵列,其包括具有第一页面大小的非易失性存储器单元;
第一控制器,其与所述第一存储器阵列耦合,且经配置以与芯片上系统SoC或处理器介接;及
第二存储器阵列,其经由所述第一控制器与所述第一存储器阵列耦合,且经配置以至少部分基于与所述SoC或处理器相关联的第二页面大小来存储数据,其中所述第二页面大小是所述第一页面大小的超集。


2.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一页面大小是可配置的。


3.根据权利要求1所述的设备,进一步包括:
第三存储器阵列,其与所述第一控制器耦合,其中所述第三存储器阵列至少部分由所述第二页面大小配置。


4.根据权利要求3所述的设备,其中所述第二存储器阵列、所述第三存储器阵列及所述第一控制器安置在相同芯片上。


5.根据权利要求3所述的设备,其中所述第三存储器阵列经耦合到所述SoC或处理器。


6.根据权利要求5所述的设备,其中所述第三存储器阵列覆盖所述SoC或处理器。


7.根据权利要求3所述的设备,其中所述第三存储器阵列包括易失性存储器单元。


8.根据权利要求3所述的设备,其中所述第一存储器阵列及所述第三存储器阵列安置在第一芯片上。


9.根据权利要求3所述的设备,其中所述第一存储器阵列包括所述第三存储器阵列。


10.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一存储器阵列、所述第一控制器及所述第二存储器阵列安置在第一芯片上。


11.根据权利要求10所述的设备,进一步包括:
所述SoC或处理器,其中所述SoC或处理器经由所述第一控制器与所述第一存储器阵列耦合,且其中所述SoC或处理器安置在与所述第一芯片分离的第二芯片上。


12.根据权利要求1所述的设备,进一步包括:
额外存储器阵列,其包括与所述SoC或处理器耦合的非易失性存储器单元。


13.根据权利要求12所述的设备,其中所述额外存储器阵列包括与所述SoC或处理器耦合的第一群组的非易失性存储器单元,及经由所述第一群组的非易失性存储器单元与所述SoC或处理器耦合的第二群组的非易失性存储器单元。


14.根据权利要求1所述的设备,其中所述SoC或处理器包括经配置为所述SoC或处理器处的高速缓冲存储器的局部存储器阵列。


15.根据权利要求1所述的设备,进一步包括:
第二控制器,其与所述第一存储器阵列耦合,且安置在与所述第一存储器阵列相同的芯片上,其中所述第二控制器经配置以确定所述第一存储器阵列的所述第一页面大小。


16.根据权利要求15所述的设备,其中所述第二存储器阵列经配置以根据所述第一存储器阵列的所述第一页面大小来存储数据。


17.根据权利要求15所述的设备,其中所述第二存储器阵列经配置以存储指示所述第二存储器阵列的一或多个部分存储来自所述第一存储器阵列的有效数据的第一标记。


18.根据权利要求15所述的设备,其中所述第二存储器阵列经配置以存储指示所述第二存储器阵列的一或多个部分存储不同于所述第一存储器阵列的数据的第二标记。


19.根据权利要求1所述的设备,其中所述第一控制器包括所述第二存储器阵列,且其中所述第一控制器及所述第二存储器阵列安置在相同芯片上。


20.一种设备,其包括:
第一存储器阵列,其包括具有第一页面大小的非易失性存储器单元;
局部控制器,其与所述第一存储器阵列耦合,且经配置以与芯片上系统SoC或处理器介接;
第二存储器阵列,其与所述局部控制器耦合,且经配置以至少部分基于第二页面大小来存储数据,所述第二页面大小是所述第一页面大小的超集;及
第三存储器阵列,其与所述局部控制器耦合,且经配置以至少部分根据所述第二页面大小来存储数据。


21.根据权利要求20所述的设备,其中所述第二页面大小与所述SoC或处理器相关联。


22.根据权利要求20所述的设备,其中所述第三存储器阵列经耦合到所述SoC或处理器。


23.一种设备,其包括:
接口控制器,其与包括具有第一页面大小的非易失性存储器单元的第一存储器阵列相关联;
芯片上系统SoC或处理器,其与所述接口控制器耦合;
第二存储器阵列,其经由所述接口控制器与所述第一存储器阵列耦合,且经配置以至少部分基于与所述SoC或处理器相关联的第二页面大小来存储数据,其中所述第二页面大小是所述第一页面大小的超集;及
一或多个总线,其与所述接口控制器、所述SoC或处理器或所述第二存储器阵列或其任何组合中的至少一者耦合。


24.根据权利要求23所述的设备,进一步包括:
一或多个组件,其经耦合到所述一或多个总线,所述一或多个组件包括以下中的至少一者:
输入及输出I/O控制器;
外围组件;或
基本输入输出系统BIOS组件或板支持封装BSP;或
其任何组合。


25.根据权利要求24所述的设备,进一步包括:
直接存储器存取控制器DMAC,其经耦合到所述一或多个总线;及
第三存储器阵列,其经由所述一或多个总线耦合到所述接口控制器,其中所述第三存储器阵列包括易失性存储器单元。


26.根据权利要求25所述的设备,进一步包括:
第四存储器阵列,其经由所述一或多个总线耦合到所述SoC或处理器,其中所述第四存储器阵列包括非易失性存储器单元。


27.一种方法,其包括:
在接口控制器处,从芯片上系统SoC或处理器接收用于存取包括非易失性存储器单元的第一存储器阵列的存储器操作命令,所述第一存储器阵列具有第一页面大小;
确定与所述存储器操作命令相关联的数据是否被存储于具有至少部分基于所述SoC或处理器的第二页面大小的第二存储器阵列处,其中所述确定是至少部分基于经存储于所述第二存储器阵列处的一或多个标记;及
在所述第一存储器阵列、所述第二存储器阵列或第三存储器阵列处执行所述存储器操作命令,所述第三存储器阵列与所述接口控制器耦合,且包括易失性存储器单元,其中至少部分基于与所述存储器操作命令相关联的所述数据是否被存储于所述第二存储器阵列处的所述确定来执行所述存储器操作命令。


28.根据权利要求27所述的方法,其中确定与所述存储器操作命令相关联的数据是否被存储于所述第二存储器阵列处包括:
检测各自指示所述第二存储器阵列的部分存储来自所述第一存储器阵列的有效数据的一或多个第一标记;或
检测各自指示所述第二存储器阵列的部分存储不同于所述第一存储器阵列的数据的一或多个第二标记;或
检测所述第一标记中的一或多者以及所述第二标记中的一或多者。


29.根据权利要求28所述的方法,其中所述存储器操作命令包括读取命令。


30.根据权利要求29所述的方法,其进一步包括:
确定与所述存储器操作命令相关联的数据被存储于所述第三存储器阵列处,其中所述第三存储器阵列至少部分以所述第二页面大小配置;
其中执行所述存储器操作命令包括:
至少部分基于确定与所述存储器操作命令相关联的数据被存储于所述第三存储器阵列处而从所述第三存储器阵列找取数据;及
至少部分基于找取所述数据来将数据发送到所述SoC或处理器。

【专利技术属性】
技术研发人员:R·N·哈斯布恩
申请(专利权)人:美光科技公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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