实现具有数据处理能力的动态随机存储器的接口方法技术

本发明专利技术涉及一种实现具有数据处理能力的动态随机存储器（ＤＲＡＭ）的接口方法，用于主处理器与具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器之间的信息传递，包括：对内部处理单元的控制，对内部存储单元的访问，所有的访问都采用标准ＤＲＡＭ接口协议，并通过标准ＤＲＡＭ接口进行。通过该接口，可以在不进行任何硬件改动的情况下，将具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器装置应用于各种数据处理系统，既可以作为普通存储器提供程序与数据的存储能力，又可提供对存储器内数据进行处理的能力，以提高数据处理系统的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术专利涉及数据处理系统的存储器接口方法，尤其涉及实现具有数据处理能力 的动态随机存储器(DRAM)的接口方法。
技术介绍
在过去的几十年里，处理器的性能一直按照摩尔定律以每18个月翻一番的惊人速 度提升。这都得益于集成电路制造工艺和体系结构技术的巨大提高。不过人们也开始意 识到有越来越多的因素阻碍着处理器的性能进一步提升。其中存储墙就是现有冯诺 伊曼体系结构中一个难以解决的问题。在以前的设计生产中，处理器与存储器都是单独 设计与优化的。处理器的制造工艺是以产生快速的逻辑为目标；而存储器DR雄的制造 工艺是以获得存储密度为目的。因此采用不同的制造方法来得到了快速的处理器和价廉 的高密度存储器。但是这种方法也产生一个很严重的负面影响，那就是由于高速的处理 器性能被慢速的DRAM主存所屏蔽，从而达不到它对整个系统所期望的性能提升。针对存储墙问题，在传统以处理器为中心的框架下，人们使用层次性存储系统，并 采用了大量的方法来减少或者隐藏存储器的访问延迟。这些技术包括改进大容量高速緩 冲存储器(Cache)、软硬件预取、推断执行以及多线程技术等。但是，这些方法也不可 避免得引入了更多的限制。如会增加失效情况下存储器的访问延迟，其中一些技术还更 多的受到存储器带宽的限制。为了能够从本质上解决存储墙的问题，必须从体系结构入手。已有的一种解决方案 就是PIM (Processor In Memory )体系结构。它是随着工艺的进步，处理器和DRAM存 储器能够集成在一起而产生的。从而避免了传统冯诺伊曼结构的存储墙性能瓶颈。PIM 技术将逻辑器件直接集成到存储器中，具有低延迟、高带宽和低功耗等特性，使用PIM 技术能够从本质上緩解存储墙问题。在过去的十几年里，全世界有不少大学或者研究机 构着手启动研究这项技术，包括AcUvePage, IRAM, HTMT， DIVA, FlexRAM, Blue Gene BG/C, Pim-Lite和Gilgamesh等。可以根据这些PIM芯片在计算机系统中所起的作用 而分为两类。 一类是处理器芯片，方法是把将大容量DRAM和一个合适的处理器集成到 一个芯片并充当处理器的地位。另一类是带计算能力的存储芯片，它是将PIM芯片代替 原有的存储器芯片，从而为原有的计算机系统提供更强的计算能力，如IRAM， FlexRAM。 然而，这些存储器芯片都由于满足不了现有存储器的时序协议而不能有效的集成到现有 的数据处理系统中。综上所述，具有数据处理能力的DRAM存储器装置急需一种易于集成到现有数据处 理系统中的接口方法及相配套的系统结构。通过采用与现有存储器相同的时序协议与接 口，将具有数据处理能力的DRAM存储器装置应用于现有数据处理系统中，以提高现有 数据处理系统的数据处理能力。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种实现具有数据处理能力的DRAM接口方法。该方法采用与现 有存储器相同的时序协议，提供对内部数据处理单元的控制和对内部存储器的访问。通 过该接口方法与结构，可以在不经过任何硬件改动的情况下，有效的将具有数据处理能成到现有数据处理系统中。 本专利技术的目的通过以下技术方案实现设计一种实现具有数据处理能力的DRAM接口方法，涉及相应的应用程序接口(API ) 函数、系统软件支撑方法以及接口时序。具有数据处理能力的DRAM装置内部具有内部 存储器和内部数据处理单元，内部存储器存储数据处理系统的程序和数据，内部数据处 理单元在存储器内部实现对所存储数据的处理，以解决存储墙的问题。数据处理系 统中的主处理单元在对内部存储器进行访问时，通过通用的访存指令，由系统软件中的 存储映射模块将访问映射为内部存储器对应的物理地址；数据处理系统中的主处理单元 在对内部数据处理单元进行操作时，调用相应的API函数，通过系统软件中的存储映射 模块将访问映射为内部数据处理单元对应的物理地址。这两种不同的访问都通过通用的 DRAM存储器接口 ，以通用DRAM存储器访问时序发送到具有数据处理能力的DRAM存储 器。设计一种实现具有数据处理能力的DRAM接口方法相配套的系统结构，在具有数据 处理能力的DR趨存储器内部设置接口模块对上述两种不同的访问进行处理。接口模块 通过地址线区分这两种访问，若为对内部存储器的访问，直接将访问信号连接到内部存 储器接口 ，并对若干位地址线进行译码得到片选信号，以选择相应的内部存储单元响应 该访问；若为对内部凝:据处理单元的访问，通过时序转换单元，将DRAM访问时序转换 为SRAM访问时序，对内部数据处理单元的控制寄存器进行访问。实现具有数据处理能力的动态随机存储器(DRAM)接口方法，包括采用不同的流程处 理对内部存储单元和内部数据处理单元的访问，采用通用存储器的接口时序对具有数据 处理能力的DRAM存储器进行操作，由内部接口单元区分对内部存储单元和内部数据处 理单元的访问，并完成相应的时序转换，其特征在于所述接口方法通过通用访存指令实现对内部存储单元的访问，具体流程为A、 数据处理系统的程序通过通用访存指令发出对内部存储器的访问；B、 数据处理系统的系统软件地址映射模块将通用访存指令中的地址映射为具有数 据处理能力的DRAM存储器地址的相应物理空间；C、 数据处理系统通过标准DRAM存储器接口 ，发出符合标准DR認存储器接口时序 的信号，对具有数据处理能力的DRAM存储器进行访问；所述 接口方法通过API实现对内部数据处理单元的访问，具体流程为A、 数据处理系统的程序通过调用API发出对内部处理单元的访问；B、 数据处理系统的系统软件地址映射模块将API中的地址映射为具有数据处理 能力的DRAM存储器地址的相应物理空间；C、 数据处理系统通过标准DRAM存储器接口 ，发出符合标准DRAM存储器接口时 序的信号，对具有lt据处理能力的DRAM存储器进行访问；所述内部接口单元通过地址信号区分对内部存储器和对内部数据处理单元的访问；所述内部接口单元将对内部存储器的访问命令直接发送到内部存储器； 所述内部接口单元将对数据处理单元的访问命令，进行时序转换，实现对数据处理单元控制寄存器的访问。所述数据处理系统主处理单元与具有数据处理能力的DRAM存储器装置之间交换信息的通道为闪存(FLASH )、静态随机存储器(SRAM )、同步动态随机存储器(SDRAM)、双倍速率同步动态随机存储器(DDR)、第二代双倍速率同步动态随机存储器(DDR2)、第 三代双倍速率同步动态随机存储器(DDR 3)、第二代图形专用双倍速率同步动态随机存储 器(GDDR2)或第三代图形专用双倍速率同步动态随机存储器(GDDR3)接口标准规定的时序。所述具有数据处理能力的DRAM内部接口单元包括状态机、时序转换模块、刷新计 数模块和译码模块，状态机分别与时序转换模块、刷新计数模块和译码模块相联接，其 中状态机记录当前访问状态，并实现不同访问状态之间的切换；时序转换模块实现通用 DRAM访存时序到SRAM访存时序的转换，以实现对内部数据处理单元的访问；刷新计数 模块对发送的刷新命令进行计数，并根据计数的数值，选择不同的内部存储体进行刷新； 译码模块对地址的某些位进行译码，并选择相应的内部存储体进行操作，以实现对内部 本文档来自技高网...

【技术保护点】
实现具有数据处理能力的动态随机存储器（ＤＲＡＭ）的接口方法，包括采用不同的流程处理对内部存储单元和内部数据处理单元的访问，采用通用存储器的接口时序对具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器进行操作，由内部接口单元区分对内部存储单元和内部数据处理单元的访问，并完成相应的时序转换，其特征在于：所述接口方法通过通用访存指令实现对内部存储单元的访问，具体流程为：Ａ、数据处理系统的程序通过通用访存指令发出对内部存储器的访问；Ｂ、数据处理系统的系统软件地址映射模块将通用访存指令中的地址映射为具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器地址的相应物理空间；Ｃ、数据处理系统通过标准ＤＲＡＭ存储器接口，发出符合标准ＤＲＡＭ存储器接口时序的信号，对具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器进行访问；所述接口方法通过ＡＰＩ实现对内部数据处理单元的访问，具体流程为：Ａ、数据处理系统的程序通过调用ＡＰＩ发出对内部处理单元的访问；Ｂ、数据处理系统的系统软件地址映射模块将ＡＰＩ中的地址映射为具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器地址的相应物理空间；Ｃ、数据处理系统通过标准ＤＲＡＭ存储器接口，发出符合标准ＤＲＡＭ存储器接口时序的信号，对具有数据处理能力的ＤＲＡＭ存储器进行访问；所述内部接口单元通过地址信号区分对内部存储器和对内部数据处理单元的访问；所述内部接口单元将对内部存储器的访问命令直接发送到内部存储器；所述内部接口单元将对数据处理单元的访问命令，进行时序转换，实现对数据处理单元控制寄存器的访问。...

【技术特征摘要】
1、实现具有数据处理能力的动态随机存储器(DRAM)的接口方法，包括采用不同的流程处理对内部存储单元和内部数据处理单元的访问，采用通用存储器的接口时序对具有数据处理能力的DRAM存储器进行操作，由内部接口单元区分对内部存储单元和内部数据处理单元的访问，并完成相应的时序转换，其特征在于所述接口方法通过通用访存指令实现对内部存储单元的访问，具体流程为A、数据处理系统的程序通过通用访存指令发出对内部存储器的访问；B、数据处理系统的系统软件地址映射模块将通用访存指令中的地址映射为具有数据处理能力的DRAM存储器地址的相应物理空间；C、数据处理系统通过标准DRAM存储器接口，发出符合标准DRAM存储器接口时序的信号，对具有数据处理能力的DRAM存储器进行访问；所述接口方法通过API实现对内部数据处理单元的访问，具体流程为A、数据处理系统的程序通过调用API发出对内部处理单元的访问；B、数据处理系统的系统软件地址映射模块将API中的地址映射为具有数据处理能力的DRAM存储器地址的相应物理空间；C、数据处理系统通过标准DRAM存储器接口，发出符合标准DRAM存储器接口时序的信号，对具有数据处理能力的DRAM存储器进行访问；所述内部接口单元通过地址信号区分对内部存储器和对内部数据处...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴葵，
申请(专利权)人：戴葵，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]