利用页面打开的存储器刷新操作的制作方法

文档序号：15072824发布日期：2018-08-01 00:18阅读：152来源：国知局

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本文描述的实施例一般地涉及电子设备的领域，并且更特别地涉及利用页面打开的存储器刷新操作。

背景技术：

诸如动态随机存取存储器（dram）之类的存储器的刷新继续需要存储器的带宽的大百分比。

dram需要存储器的内容的定期刷新以防止数据丢失，所需刷新周期的频率随诸如存储器的温度之类的因素而变化。

附图说明

这里描述的实施例在附图的图中以示例而非限制的方式被示出，其中相同的附图标记指代相似的元素。

图1是根据实施例的提供页面打开刷新的存储器设备的图示;

图2是根据实施例的通过存储器的页面打开刷新操作的图示;

图3是图示了根据实施例的用于页面打开存储器刷新的过程的流程图;和

图4是根据实施例的包括提供页面打开刷新的存储器的装置或系统的图示。

具体实施方式

本文描述的实施例一般地涉及利用页面打开的存储器刷新操作。

为了本说明的目的：

“动态随机存取存储器”或“dram”是指用于在计算设备中存储数据的位的至少一类物理随机存取存储器（ram），其中数据的每个位被存储在存储器元件中，所述存储器元件包括必须刷新（重新供能）以避免丢失dram的内容的电容器。dram可能包括但不限于包含在诸如dimm（双列直插式存储器模块）之类的模块中的存储器。存储器设备或dram可以指存储器管芯（die）本身和/或封装的存储器产品。

dram可以包括ddr（双倍数据速率）技术，其中ddrsdram（同步dram）被组织被组织成行，其被称为存储器页面（其在本文中通常可以被称为页面）。此外，存储器页面被划分为被称为体（bank）的部分，每个体具有与之相关联的寄存器。如果存储体是活跃的，则存在与存储体的寄存器相关联的打开页面。

如本文所述的存储器可以与多种存储器技术兼容，多种存储器技术诸如ddr4（ddr版本4，2012年9月由jedec公布初始规范）、lpddr4（低功率双倍数据速率（lpddr）版本4，jesd209-4，最初由jedec于2014年8月发布）、wio2（宽i/o2（wideio2），jesd229-2，最初由jedec于2014年8月发布）、hbm（高带宽存储器dram，jesd235，最初由jedec于2013年10月发布）、ddr5（ddr版本5，目前由jedec讨论）、lpddr5（lpddr版本5，目前由jedec讨论）、hbm2（hbm版本2，目前由jedec讨论）和/或其他技术以及基于此类规范的衍生或扩展的技术。

“移动电子设备”或“移动设备”是指至少智能电话、智能手表、平板计算机、笔记本或膝上型计算机、手持式计算机、移动因特网设备、可穿戴技术或包括处理能力的其他移动电子设备。

随着存储器的进步，预期增加刷新率的趋势将继续。然而，刷新要求引起控制器分页策略中的破坏（disruption），因为在发布刷新命令之前需要关闭页面。

此外，刷新操作消耗命令带宽，因为在刷新命令之前通常需要对存储器的显式预充电（pre-charge）（pre）命令，并且需要激活命令来重新打开任何关闭的页面。由于提供用于存储器的每个体的命令并且用于存储器的每个体的命令需要附加的可用命令带宽，所以虑及存储器的每个体的刷新的存储器特征可以进一步加剧命令带宽问题。

在一些实施例中，一种装置、系统或过程操作通过使能利用一个或多个打开的页面的存储器控制器的刷新操作来减少刷新操作对带宽的影响，由此改善带宽和系统性能。

在一些实施例中，一种装置、系统或过程操作以通过使能利用页面打开的刷新来减少刷新操作对带宽的影响。在一些实施例中，不需要存储器控制器关闭当前页面来发布刷新。在一些实施例中，存储器控制器可以为dram简单地发布刷新命令，其中dram负责预充电、内部刷新以及在刷新命令时恢复任何页面打开。

对于较大容量的存储器，需要对电容器进行充电以提供刷新并维持存储在这种较大存储器中的数据。然而，这个过程即花费更多的时间又被更频繁地需要，并且因此需要增加带宽量，包括用于存储器控制器所需的显式预充电命令的带宽。

在特定示例中，使用ddr技术的4gb（千兆比特）存储器管芯的刷新操作可能需要总带宽的大约3.3％，因为需要每7.8微秒（μs）传输（trefi指的是刷新间隔时间）刷新命令，并且每个刷新命令花费260纳秒（ns）（trfc指刷新周期时间）来完成。（其中260ns/7.8μs=5.38％）。随着大小增加到16gbit设备，trfc值可能增加到550ns，并且刷新率可能增加到3.9μs，因此需要大约14.1％（550ns/3.9μs）的总带宽用于刷新操作。

在一些实施例中，一种装置、系统或过程操作以通过将操作改变（shift）到dram的逻辑（其也可被称为处理单元）而使能利用页面的刷新。在一些实施例中，如果当存在刷新操作时页面是打开的，则不要求存储器控制器关闭页面，其中需要命令和操作执行由dram提供的刷新。

在一些实施例中，存储器设备的页面打开刷新功能可能被使能或禁用，其中，在页面打开刷新功能被禁用时，以正常方式对刷新操作寻址，通过该正常方式，刷新命令由装置或系统的存储器控制器提供。在一些实施例中，在存储器中提供新的mrs（模式寄存器组）模式寄存器以使能或禁用页面打开刷新功能。

在一些实施例中，除了在存储器的所有体上执行之外，可以针对存储体以每个体为基础执行页面打开刷新。在一些实施例中，地址被指定用于刷新，并且dram在刷新操作中处理用于指定存储体的过程。

在一些实施例中，一种存储器（其可以被称为智能存储器设备）包括可操作以执行用于页面打开刷新功能的功能的逻辑。在一些实施例中，如果页面打开刷新功能性被使能，则dram将在刷新之前为所有体（或在每个体的基础上的某些体）重新充电并激活存储器以重新打开页面。在一些实施例中，存储器可操作以等待所需的时间段以允许每个存储器刷新任务的完成。

在一些实施例中，通过功能性从cpu存储器控制器（其中存储器控制器可以是cpu的一部分或可以是分离的元件）到dram的控制逻辑的改变来使能页面打开刷新。在现代存储器设备中，cpu存储器控制器和dram之间的接口在多个设备之间共享的接口上（其可能是例如64位接口，但实施例不限于任何特定的数据宽度），并且因此责任从存储器控制器到dram的改变为其他功能开辟了带宽。因此，带宽和整体系统性能两者都可以通过页面打开刷新而被改善，带宽的开放允许执行其他功能，从而影响整个系统性能。

图1是根据实施例的提供页面打开刷新的存储器设备的图示。如图所示，示出了dram存储器110，其中图示是不包括用于这种存储器的所有元件或变体的高级图示。dram110包括控制逻辑120，其包括模式寄存器组122。在一些实施例中，模式寄存器组122包括一个或多个寄存器以使能或禁用页面打开刷新模式。如进一步所示，dram进一步包括用于存储器的寻址的地址寄存器124、包括多个存储体（示出为四个体）的存储器阵列126;和i/o（输入-输出）接口128。

图1中还示出了包括存储器控制器142或与外部存储器控制器144一起操作的中央处理单元（cpu）140，其中存储器控制器142-144提供用于dram110的操作的数据和命令150。在一些实施例中，命令包括页面打开刷新命令以允许刷新命令而不需要支持命令带宽，诸如提供dram110的存储器的所有体或体的子集的刷新而不需要存储器刷新周期之前的预充电命令（pre）并且不需要激活（act）来重新打开在刷新周期中关闭的页面。在一些实施例中，存储器控制器142-144可操作以通过对用于模式寄存器组122中的页面打开刷新模式的模式寄存器的mrs写入来使能或禁用页面打开刷新模式。

图2是根据实施例的通过存储器的页面打开刷新操作的图示。在一些实施例中，存储器控制器可通过mrs（模式寄存器组）写入210来使能页面打开刷新特征200以对模式寄存器组210的页面打开刷新（por）模式寄存器212进行编程，其中por模式寄存器被图示为n个模式寄存器（reg0到regn）之一。

在一些实施例中，如果dram接收到刷新（ref或refpb（每个体））命令220并且页面打开刷新特征按照por模式寄存器212被使能，则dram可操作以发布内部预充电（pre）命令222以对一个或多个存储体预充电，内部预充电（pre）命令222可以是针对所有存储体224（对于ref命令）或针对特定存储体226（对于refpb命令）的预充电命令。然后dram继续提供内部刷新命令230并执行刷新操作232。在一些实施例中，可以向多个存储体，但是少于所有存储体224，发布内部预充电（pre）命令。

在一些实施例中，在发生在刷新周期时间（trfc）或每个体的刷新周期时间（trfcpb）内的刷新周期完成240之后，dram发布内部激活（act）命令242以重新打开其已经关闭的特定页面244。页面可能针对refpb（每个体刷新）在特定体中，或者针对ref（全部体刷新）命令在一个或多个体中。以此方式，存储器设备在刷新周期之前提供预充电操作，并且在刷新周期之后提供关闭的页面的激活操作，而不需要来自存储器控制器的附加命令。

在一些实施例中，在由行预充电延迟时间（trp）、刷新周期时间（trfc或trfcpb，取决于刷新周期是针对所有体还是针对每个体）以及行命令延迟时间（trcd）表示的总操作时间已经过期之后，总时间是trp+（trfc或trfcpb）+trcd250，则存储器控制器能够继续使用打开的页面252。在总操作时间期间可以释放可用于来自存储器的存储器控制器的命令的带宽中的至少一些，因为存储器控制器没有发布预充电、刷新和/或激活命令。

图3是图示了根据实施例的用于页面打开存储器刷新的过程的流程图。在一些实施例中，在接收到刷新命令302时，如果页面打开刷新模式未被使能304，则执行定期（regular）刷新流程（无页面打开刷新）306。如果页面打开刷新模式被使能304，则如果存在一个或多个打开页面，则dram发布执行对存储器的所有体或体的子集的预充电308。

在行预充电延迟时间（trp）过期310时，dram发布用于存储体的内容的刷新的所需命令，其中刷新是用于存储器的一系列激活和预充电操作312。

在刷新周期时间（trfc）过期314时，dram可以发布激活命令以恢复一个或多个关闭的页面316。

在行命令延迟时间（trcd）过期318时，存储器控制器然后可以继续利用一个或多个打开的页面的操作320。以这种方式，存储器控制器已经能够引起在以下条件中的存储器刷新的完成，在这些条件中，存在一个或多个存储器页面打开而释放命令带宽，因为内部预充电、刷新和激活命令由dram存储器的命令逻辑处理。

图4是根据实施例的包括提供页面打开刷新的存储器的装置或系统的图示。在该图示中，没有示出与本说明书没有密切关系的某些标准和公知的部件。示出为分离的元件的元件可以组合，例如包括在单个芯片上组合多个元件的soc（片上系统）。装置或系统400可以包括但不限于移动设备。

在一些实施例中，装置或系统400包括处理装置（或处理单元），诸如耦合到一个或多个总线或互连的一个或多个处理器410，一个或多个总线或互连一般地被示为总线465。处理器410可包括一个或多个物理处理器和一个或多个逻辑处理器。在一些实施例中，处理器可包括一个或多个通用处理器或专用处理器。总线465是用于数据的传输的通信装置。为简单起见，总线465被示为单个总线，但是可以表示多个不同的互连或总线，并且与此类互连或总线的部件连接可以改变。图4中所示的总线465是代表通过适当的桥接器、适配器或控制器连接的任何一个或多个单独的物理总线、点对点连接或二者的抽象。在一些实施例中，处理器410包括存储器控制器412或与外部存储器控制器414一起操作。

在一些实施例中，装置或系统400还包括随机存取存储器（ram）或其他动态存储设备或元件作为用于存储要由处理器410执行的指令和信息的主存储器。主存储器可以包括但不限于动态随机存取存储器（dram）415。该dram可以包括图1中针对dram110示出的元件。在一些实施例中，dram415包括用于提供存储器控制操作的控制逻辑417和用于提供使能或禁用某些模式的模式寄存器组418。在一些实施例中，控制逻辑417包括用于执行存储器刷新的逻辑，存储器刷新包括页面打开存储器刷新。在一些实施例中，模式寄存器组418包括用于使能或禁用页面打开刷新模式的寄存器。

在一些实施例中，存储器控制器412-414可操作以提供对模式寄存器组418中的页面打开刷新模式寄存器的写入以使能或禁用页面打开刷新模式。在页面打开刷新模式被使能的情况下，存储器控制器412-414可操作以向具有存储器页面打开的dram415提供刷新命令，其中dram的控制逻辑417响应于执行内部预充电、刷新和激活操作而响应于刷新命令执行刷新周期。用于页面打开刷新的操作可以如图2和图3中所示。

装置或系统400还可以包括非易失性存储器（nvm）420;诸如固态驱动器（ssd）之类的存储设备425;以及用于存储用于处理器410的静态信息和指令的只读存储器（rom）430或其他静态存储设备。

例如，nvm420可以包括块可寻址存储器设备，诸如nand或nor技术、相变存储器（pcm）、三维交叉点存储器或其他字节可寻址非易失性存储器设备、使用硫族化物（chalcogenide）相变材料的存储器设备、电阻式存储器、纳米线存储器、铁电晶体管随机存取存储器（fetram）、诸如固态盘（ssd）nand或nor之类的闪存、多阈值电平nand闪存、nor闪存、集成了忆阻器技术的磁阻随机存取存储器（mram）存储器、自旋转移力矩（stt）-mram或上述任意存储器的组合或其他存储器。

在一些实施例中，装置或系统400包括耦合到总线465以提供有线或无线通信的一个或多个发射器或接收器440。在一些实施例中，装置或系统400可以包括一个或多个天线444，诸如偶极或单极天线，用于使用无线发射器、接收器或两者经由无线通信的数据的传输和接收，以及一个或多个端口442，用于经由有线通信的数据的传输和接收。无线通信包括但不限于wi-fi、bluetooth^tm、近场通信和其他无线通信标准。

在一些实施例中，装置或系统400包括用于数据输入的一个或多个输入设备450，包括硬键和软键、操纵杆、鼠标或其他指点设备、键盘、语音命令系统或手势识别系统。

在一些实施例中，装置或系统400包括输出显示器455，其中显示器455可以包括液晶显示器（lcd）或任何其他显示技术，用于向用户显示信息或内容。在一些环境中，显示器455可以包括也用作输入设备450的至少一部分的触摸屏。输出显示器455可以进一步包括音频输出，包括一个或多个扬声器、音频输出插孔或其他音频和其他到用户的输出。

装置或系统400还可以包括电池或其他电源460，其可以包括太阳能电池、燃料电池、充电电容器、近场电感耦合、电源适配器或用于提供或产生装置或系统400中的电力的其他系统或设备。由电源460提供的电力可根据需要分配给装置或系统400的元件。

在以上描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对所描述的实施例的透彻理解。然而，对于本领域技术人员而言清楚的是，可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实施实施例。在其他情况下，以框图形式示出了公知的结构和设备。所示部件之间可能存在中间结构。这里描述或示出的部件可以具有未示出或描述的附加输入或输出。

各种实施例可以包括各种过程。这些过程可以由硬件部件执行或者可以体现在计算机程序或机器可执行指令中，这些指令可以用于使得使用指令编程的通用或专用处理器或逻辑电路执行过程。替代地，可以通过硬件和软件的组合来执行过程。

各种实施例的部分可以被提供为计算机程序产品，其可以包括其上存储有计算机程序指令的计算机可读介质，所述计算机程序指令可以用于对计算机（或其他电子设备）进行编程以供一个或多个处理器执行来执行根据某些实施例的过程。计算机可读介质可以包括但不限于磁盘、光盘、压缩盘只读存储器（cd-rom）和磁光盘、只读存储器（rom）、随机存取存储器ram）、可擦除可编程只读存储器（eprom）、电可擦除可编程只读存储器（eeprom）、磁卡或光卡、闪存或适用于存储电子指令的其他类型的计算机可读介质。此外，实施例也可以作为计算机程序产品被下载，其中该程序可以从远程计算机传输到请求计算机。

以其最基本的形式描述了许多方法，但是可以向任何方法添加或从任何方法删除过程，并且可以从任何所描述的消息添加或减去信息而不偏离本实施例的基本范围。对于本领域技术人员而言清楚的是，可以做出许多进一步的修改和适配。特定实施例不是提供用来限制概念的而是说明它。实施例的范围不由上面提供的具体示例来确定，而仅由以下权利要求书确定。

如果说元素“a”耦合到元素“b”或与元素“b”耦合，则元素a可以直接耦合到元素b或通过例如元素c间接耦合。当说明书或权利要求书阐述部件、特征、结构、过程或特性a“引起”部件、特征、结构、过程或特性b时，这意味着“a”至少是“b”的部分原因，但也可能存在至少有一个辅助引起“b”的其他部件、特征、结构、过程或特性。如果说明书指示部件、特征、结构、过程或特性“可以”、“可能”或“也许”被包括在内，则不要求包括特定的部件、特征、结构、过程或特性。如果说明书或权利要求书引用“一”或“一个”元素，则这并不意味着仅存在所描述的元素之一。

实施例是实现或示例。说明书中对“实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一些实施例中，但是不一定是所有实施例。“实施例”、“一个实施例”或“一些实施例”的各种出现不一定都指代相同的实施例。应该理解的是，在示例性实施例的前述描述中，出于简化公开并帮助理解各种新颖方面中的一个或多个的目的，各种特征有时在单个实施例、附图或其描述中被分组在一起。然而，本公开的该方法不应被解释为反映所要求保护的实施例需要比每个权利要求中明确记载的特征更多特征的意图。相反，如以下权利要求所反映的那样，新颖方面在于少于单个前述公开实施例的所有特征。因此，权利要求在此明确地并入本说明书中，其中每个权利要求本身作为单独的实施例。

在一些实施例中，一种存储器设备包括：包括多个存储体的存储器阵列;以及用于为包括页面打开刷新模式的存储器设备提供控制操作的控制逻辑。控制逻辑将响应于利用存储器阵列的存储器页面打开的刷新命令执行刷新周期，刷新操作包括多个存储体中的一个或多个存储体的预充电、一个或多个存储体的刷新和存储器页面的激活。

在一些实施例中，存储器设备进一步包含模式寄存器组，其包括模式寄存器以使能或禁用页面打开刷新模式。

在一些实施例中，响应于接收到的写入命令来设置用于页面打开刷新模式的模式寄存器。