用于智能刷新动态随机存取存储器的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于智能刷新动态随机存取存储器的方法和系统
【背景技术】
[0001] 动态随机存取存储器值RAM)是由单元的集合构造的存储器装置，每个单元均由 晶体管和电容器构成。DRAM单元布置成具有多行和多列单元的矩阵。单元的每行被称为 "页（page)"，DRAM单元的矩阵被称为"组化ank)"。将多个组结合W形成DRAM装置。DRAM 进行操作W通过将电荷存储在电容器中并将晶体管用作存取开关来在各个单元中保留信 息。电容器可W对应于例如1或0的存储值而进行充电或放电。可W将对一位置写入"0" 或"1"视为"刷新"，其中，在其中写入该值的刷新循环的持续时间内保持该值。例如，如果 对页进行写入，则可W将该页视为在刷新循环的持续时间内刷新。
[0002] 随时间推移，电容器最终会"泄露"，或者失去其电荷，从而需要周期性地刷新 DRAM。取决于诸如溫度等的系统因素或其他因素，电容器耗电（化ain)时间（即电容器完 全失去电荷需要的时间）的值约为64ms。有时在放电时间消逝前，应当发生刷新W维持被 充电单元的充电状态。
[0003] 可W通过执行由DRAM制造者提供的、并且可W由例如其中嵌入有DRAM的或DRAM 所禪接到的片上系统（SoC)上的存储器控制器来周期性地发出的刷新命令（RE巧来实现刷 新。REF命令无需页的地址。相反，当发出REF命令时，基于内部逻辑的操作而在DRAM内 部计算用于刷新的地址。在与REF命令相关联的典型的刷新期间，刷新整个DRAM中的单个 页（每个组刷新），或者刷新DRAM中的每个组中的一页（所有组刷新）。在REF刷新操作 或任意刷新操作期间，包含正在经历刷新的页的组不可用于存取。对于所有组刷新来说，整 个DRAM变得不可用。
[0004] 在刷新期间的不可用性负面地影响DRAM存取性能。在64ms周期内将刷新命令施 加至DRAM的不同区段，而不是同时迭代地刷新所有页（运会导致刷新整个DRAM的刷新W 及存取的完全不可用性）。由此，对于基于逐页的整个DRAM的刷新，在64ms内刷新每个页， 并且一次仅一个页或所有组中的一个页不可用。通过按照上述方式传来扩散刷新命令，会 发出更多的刷新命令。取决于存储器的密度和架构，页刷新间隔变为3. 9US或7. 8US。例 如，对于具有8K(8192,或2")个页的DRAM,页刷新间隔可m十算为64ms/8192 = 7. 8us。传统的DRAM具有追踪接下来要刷新的页的内部逻辑。装置中的内部逻辑可W被配 置成W顺序的方式循环访问所有页。如DRAM制造者定义的，存储器控制器可W在每个tuwi 发出REF命令。为了减少服F对DRAM性能的影响，DRAM供应商可W同时内部地刷新两个 或更多页。由DRAM供应商提供的传统REF命令没有被配置成接受与页位置相关联的地址 或针对多个位置的多个地址。因此，系统设计者具有极少灵活性来控制DRAM刷新操作的方 面。因此，不能够实现在DRAM刷新可控的情况下可实现的潜在效率增益。
【发明内容】
阳0化]各方面提供了用于对追踪小表中的页的存储器状态的动态存储器装置（例如，DRAM)进行读取、写入和刷新的方法和装置，其中当页不包括数据或全零时，该小表可W用 于消除一些读取、清除（即，写入零）W及刷新操作。
[0006] 一方面方法可W包括：设定第一查找表中的与动态存储器装置中的存储器单元的 页相关联的第一值W指示何时页包括全零的有效数据，并控制根据页刷新间隔而执行的页 刷新，W便抑制存储器单元的页的刷新，其中在第一查找表中的存储器单元的页相关联的 第一值指示页包括全零的有效数据。在另一方面中，当查找表中的第一值指示与读取请求 相关联的存储器单元的页包括全零的有效数据时，可W抑制对该存储器单元的页的存取， 并且可W响应于读取请求返回一个或多个零，而无需存取该页。在另一方面中，当查找表中 的第一值指示与写入请求相关联的存储器单元的页包括全零的有效数据，并且写入值包括 待写入至页的一个或多个零时，可W抑制该存储器单元的页的存取，在运种情况下，响应于 写入请求可W返回成功的写入操作的指示，而不进行该写入操作。在另一方面中，当查找表 中的第一值指示与清除请求相关联的存储器单元的页包括全零的有效数据时，可W抑制对 页的存取，在运种情况下，响应于清除请求可W返回成功的清除操作的指示，而不进行该清 除操作。
[0007] 在另一方面中，可W在第二查找表中设置存储器单元的页的第二值，W指示存取 已经发生页上，并且可W控制根据页刷新间隔而执行页刷新，W便抑制存储器单元的页的 刷新，其中存储器单元的页的相关联的第二值指示读取存取或写入存取已经发生并且存储 器单元的页的第一查找表中相关联的第一值指示页包括其中的至少一些不为零的有效数 据。在另一方面中，在包含存储器装置的系统的启动时可W清除第一查找表，并且在刷新间 隔末尾时可W清除第二查找表。在另一方面中，控制根据页刷新间隔而执行的页刷新可W 包括：发出激活（ACT)-预充电（PR巧命令对，该命令对包括存储器单元的页的页地址，其中 该存储器单元的页的相关联的第一值指示非全零的有效数据存在于存储器单元的页中并 且该存储器单元的页的相关联的第二值指示还未发生读取存取或写入存取。替代地，或额 外地，页刷新可W被控制，使得当待刷新的存储器装置中页的数量超出阔值时，可W发出针 对存储器装置的刷新（RE巧命令。
[0008] 在另一方面中，可W使用第一查找表中的值来确定包含非全零的有效数据的动态 存储器装置的页的数量，并且可W基于动态存储器装置的溫度和包含非全零的有效数据的 动态存储器装置的页的数量来调节页刷新间隔。在另一方面中，可W使用第二查找表中的 值来确定待刷新的动态存储器装置的页的数量，并且可W基于动态存储器装置的溫度、包 含非全零的有效数据的动态存储器装置的页的数量、W及待刷新的动态存储器装置的页的 数量来调节页刷新间隔。在另一方面中，可W监测与动态存储器装置相关联的命令队列W 确定何时与页相关联的激活（ACT)命令存在于命令队列中，并且可W控制根据页刷新间隔 而执行的页刷新，W便抑制W下存储器单元的页的刷新：（i)其中活动命令存在于命令队 列中，（ii)其相关联的第二值指示读取存取或写入存取还未发生在该页上，W及（iii)其 相关联的第一值指示页包括其中的至少一些不为零的有效数据。
[0009] 另一个方面包括计算装置，其包括存储器和禪接至存储器的处理器，该处理器利 用处理器可执行指令配置W执行上述方法的操作。另一个方面包括计算装置，其包括存储 器和用于执行上述方法的功能的模块。
[0010] 另一个方面包括非暂时性处理器可读或计算机可读存储介质，其具有存储在其上 的被配置成使得处理器执行上述方法的操作的处理器可执行指令。
【附图说明】
[0011] 被并入至本文并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的示例性方面，并且 与上文给出的概括说明和下文给出的详细说明一起用于解释本发明的特征。
[0012] 图1A是示出了在各种方面中的具有动态随机存取存储器值RAM)模块的示例性系 统的框图。
[0013] 图1B是示出了在各种方面中的DRAM模块的示例性部分的图。
[0014] 图1C是示出了在各种方面中的DRAM模块的示例性单元的图。
[0015] 图2A是示出了在各种方面中的DRAM模块的示例性命令解码器和其他部分的图。
[0016] 图2B是示出了一个或多个方面中的示例性时序信号波形的时序图。
[0017] 图3A是示出了一个或多个额外方面中的DRAM模块的示例性命令解码器和其他部 分的图。
[0018] 图3A是示出了在各种方面中的示例性电力轨纹波切换波形和切换波形的图。
[0019] 图3B是示出了一个或多个额外方面中的示例性时序信号波形的时序图。
[0020] 图3C是示出了在各种方面中的与刷新相关联的示例性能量节省的图。
[0021] 图3D是示出了在各种方面中的与刷新相关联的示例性时间节省的图。
[0022] 图4是示出了用于DRAM页刷新的一个方面方法的流程图。
[0023] 图5A是示出了用于DRAM页刷新的另一个方面方法的流程图。
[0024] 图5B是示出了用于DRAM页刷新的另一个方面方法的流程图。
[00巧]图6是适于各种方面的实施的示例性移动装置的部件框图。
[00%] 图7是适于各种方面的实施的示例性移动计算装置的部件框图。
【具体实施方式】
[0027] 将参照附图对各种方面进行详细描述。在任何可能之处，将在整个图中使用相同 的附图标记来指代相同或相似的部分。对特性示例和实施的参考是为了说明性目的，并且 不旨在限制本发明或权利要求的范围。
[0028] 本文所用的词"示例性"表示"用作示例、实例或例子"。本文中描述为"示例性" 的任意实施不必被解释为比其他实施更佳或有利。
[0029] 本文所用的术语"计算装置"是指W下中的一个或全部：蜂窝电话、智能电话、个人 或移动多媒体播放器、个人数据助理（PDA)、膝上型计算机、台式计算机、平板计算机、智能 本、掌上计算机、无线电子邮件接收机、具有多媒体互联网功能的蜂窝电话、电视、智能TV、 智能TV机上伙伴盒、集成式智能TV、流媒体播放器、智能电缆盒、机顶盒、数字视频录像机 值VR)、数字媒体播放机、W及包括可编程处理器和存储器的类似个人电子装置。
[0030] 本文所说明的各种方面解决且克服现有DRAM刷新方法的缺点，其中存储器控制 器、控制器、处理器或其他控制装置或逻辑（诸如可W为可在其中实施根据各方面的DRAM 的示例性SoC的一部分）可W控制DRAM刷新W及与DRAM相关联的其他操作。各种方面 可W使得能够绕过或抑制冗余且不必要的DRAM刷新，并且使能可W提高性能并减少诸如 DRAM装置等的存储器装置的能耗的其他特征。SoC、存储器、系统控制器、或控制装置可W 被提供有与如何存取DRAM、已刷新的页和包含有效数据的页相关的信息，W及与何时需要 刷新特定页相关联的信息。通过将与各种方面相关联的逻辑集成至DRAM存储器控制器中， 可W进一步提高性能，例如，通过使刷新命令交错或并行化。被配置成处理DRAM刷新的逻 辑可W是复杂的，并且可W基于各种信息、控制程序或逻辑而智能地处理刷新W及诸如存 储器存取等的其他任务，从而相比于依赖于刷新整个DRAM装置的传统DRAM刷新方法提供 了额外的优点。在各个方面中，可W根据需要逐页地依次刷新DRAM,或者通过根据可W提供 信息使得可W(或可W不）基于最近存取和信息内容而刷新页的示例性查找表来进行，从 而选择性地刷新DRAM,并且可W实施额外的存储器控制。另外，可W利用DRAM命令的序列 (即，激活后（ACT)接着预充电（PRE))来执行刷新。ACT和PRE命令均需要正在被刷新的 页的地址。ACT和PRE命令可W与页地址组合，W选择性地刷新在刷新间隔期间还未被存取 的那些页。
[0031] 在图1A-1C中显示了示出各种方面的一系列图。在图1A中，典型的计算系统100 或系统的一部分的简化框图包括可W分别通过总线连接111和112连接至总线101的SoC 110和动态随机存取存储器装置（例如存储器120)。如图1B中所示，存储器120可W被提 供有典型的DRAM存储器130、存储器控制器140和存储器单元阵列150。例如，DRAM存储 器130还可W被提供有例如感测放大器134、列地址解码器135、W及行地址解码器136。在 操作期间，可W通过向行地址解码器136提供适当的地址来选择"行