專利名稱：有選擇的存儲(chǔ)體刷新的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器系統(tǒng)，具體涉及使用刷新操作的存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
相關(guān)技術(shù)討論本技術(shù)領(lǐng)域中公知，例如臺(tái)式計(jì)算機(jī)和依賴電池供電的筆記本計(jì)算機(jī)的各種個(gè)人計(jì)算機(jī)包括中央處理單元(CPU)和中央處理單元要訪問的主存儲(chǔ)器。中央處理單元執(zhí)行存儲(chǔ)在主存儲(chǔ)器中的程序，并順序地將程序執(zhí)行獲得的結(jié)果寫入主存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)體的工作區(qū)，使計(jì)算機(jī)處理得以完成。
主存儲(chǔ)器由例如SRAM(靜態(tài)RAM)和DRAM(動(dòng)態(tài)RAM)的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)構(gòu)成。對(duì)于主存儲(chǔ)器，一般使用DRAM，因?yàn)镈RAM具有簡(jiǎn)單的單元結(jié)構(gòu)，且價(jià)格較便宜。因此，以下的討論集中于公知的DRAM存儲(chǔ)器系統(tǒng)。
在主存儲(chǔ)器中DRAM存儲(chǔ)單元排列為矩陣。為了將存儲(chǔ)單元分別地編址，首先與行地址一起發(fā)出激活指令，此后與列地址一起發(fā)出讀出或者寫入指令。在DRAM存儲(chǔ)單元中，數(shù)據(jù)作為電荷存儲(chǔ)在電容內(nèi)。這樣，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)單元，并且逗留較長(zhǎng)時(shí)間時(shí)，電荷從電容漏掉，造成存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的丟失。為了防止這種數(shù)據(jù)丟失，寫入的數(shù)據(jù)在預(yù)定的時(shí)間間隔要被刷新/重新寫入。
公知的刷新操作包括訪問特定存儲(chǔ)單元行，刷新沿該行的所有單元。為了刷新所有的行地址，需要刷新地址計(jì)數(shù)器來順序地指定刷新地址。此外，公知的刷新操作或者提供一個(gè)刷新周期，或者在預(yù)定的期間發(fā)出一個(gè)刷新請(qǐng)求。
一種公知的刷新存儲(chǔ)內(nèi)容的方法是以一個(gè)激活-預(yù)充電指令序列串行地訪問所有的行。對(duì)于這種方法，刷新地址計(jì)數(shù)器指定刷新行地址，這些地址須從存儲(chǔ)器外部提供。
另一公知的刷新操作一般稱為自動(dòng)刷新(autorefresh)，在自動(dòng)刷新中通過發(fā)送自動(dòng)刷新指令來向存儲(chǔ)器傳送刷新請(qǐng)求。刷新地址由DRAM內(nèi)的地址計(jì)數(shù)器產(chǎn)生，從而無需外部的地址計(jì)數(shù)器。
第三個(gè)公知的刷新操作是自刷新(self-refresh)，它使得DRAM中的數(shù)據(jù)即使當(dāng)系統(tǒng)其余部分?jǐn)嚯姇r(shí)也能被刷新。在自刷新時(shí)內(nèi)部計(jì)時(shí)電路和內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器在足夠短的時(shí)間間隔產(chǎn)生對(duì)所有行的刷新操作，以保持所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)完整無缺。因?yàn)樵谒⑿轮g的時(shí)間間隔可以被優(yōu)化，且所有其它電路可被斷電，這種刷新可達(dá)到非常低的耗電。
圖1是表示具有正常刷新功能和自刷新功能的公知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)100結(jié)構(gòu)的示意圖。包含DRAM陣列103的DRAM裝置102和存儲(chǔ)器控制器單元104通過總線106和I/O設(shè)備108相互連接。在DRAM裝置102的外部設(shè)有構(gòu)成存儲(chǔ)控制器單元104一部分的正常刷新電路110和全局時(shí)鐘112，當(dāng)存儲(chǔ)控制器單元104訪問存儲(chǔ)器時(shí)正常刷新電路110執(zhí)行刷新操作。在DRAM裝置102的內(nèi)部設(shè)有執(zhí)行較慢刷新操作的自刷新電路114和向自刷新電路114提供較長(zhǎng)間隔信號(hào)的內(nèi)部定時(shí)發(fā)生器116。此外，還設(shè)有開關(guān)118用來選擇正常刷新電路110或自刷新電路114，對(duì)DRAM裝置102進(jìn)行刷新。
若開關(guān)118選擇自刷新電路114，那未如上所述，公知的自刷新方法用來同時(shí)刷新DRAM陣列103內(nèi)的所有存儲(chǔ)體，或者通過外部編程確定哪些存儲(chǔ)體或存儲(chǔ)體的哪些部分要被刷新。這可能導(dǎo)致一些存儲(chǔ)體因?yàn)槠鋬?nèi)容無關(guān)并不需要刷新的存儲(chǔ)體也被刷新的情況。數(shù)據(jù)從未寫入一個(gè)存儲(chǔ)體即可認(rèn)為是上述情況的一例。由于激活并預(yù)充電一個(gè)行地址的每一刷新序列化費(fèi)能量，這種不必要的刷新操作造成無謂的電力消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面涉及存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，該存儲(chǔ)控制系統(tǒng)包含存儲(chǔ)控制器和通過指令總線與存儲(chǔ)控制器連接的存儲(chǔ)裝置，其中指令信號(hào)從存儲(chǔ)控制器送往存儲(chǔ)裝置。存儲(chǔ)裝置包含若干存儲(chǔ)體、存儲(chǔ)體刷新指示寄存器和指令解碼器，指令解碼器與存儲(chǔ)體刷新指示器連接，接收指令信號(hào)并控制存儲(chǔ)體刷新指示寄存器的內(nèi)容。刷新電路與若干存儲(chǔ)體和存儲(chǔ)體刷新指示寄存器連接，其中上述刷新電路不刷新若干存儲(chǔ)體中具有無關(guān)內(nèi)容的特定存儲(chǔ)體以避免無謂的電力消耗。
本發(fā)明的第二方面涉及刷新存儲(chǔ)裝置的若干存儲(chǔ)體的方法，該存儲(chǔ)裝置從存儲(chǔ)控制器接收指令信號(hào)。該方法監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)裝置接收的指令信號(hào)并根據(jù)監(jiān)測(cè)的指令信號(hào)來刷新若干存儲(chǔ)體，從而避免為刷新若干存儲(chǔ)體中的具有無關(guān)內(nèi)容的特定存儲(chǔ)體而無謂地消耗電力。
本發(fā)明的上述方面具有降低存儲(chǔ)器系統(tǒng)自刷新時(shí)的耗電的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明，從而能更好地理解本發(fā)明及其目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1示意表示包含正常刷新和自刷新電路的公知存儲(chǔ)裝置的實(shí)施例；圖2示意表示本發(fā)明的存儲(chǔ)系統(tǒng)的第一實(shí)施例；圖3表示用于圖2存儲(chǔ)系統(tǒng)的本發(fā)明的刷新過程的實(shí)施例的流程。
發(fā)明的詳述通過分析圖2和3表示的實(shí)施例和操作模式將能更好地理解本發(fā)明。如圖2所示，存儲(chǔ)系統(tǒng)200包含存儲(chǔ)控制器202和存儲(chǔ)裝置204。存儲(chǔ)控制器202響應(yīng)中央處理單元(未圖示)發(fā)出的存儲(chǔ)器訪問請(qǐng)求來執(zhí)行對(duì)存儲(chǔ)裝置204的存儲(chǔ)器訪問(包括讀訪問和寫訪問)。
存儲(chǔ)控制器202和存儲(chǔ)裝置204通過指令信號(hào)的指令總線205、地址信號(hào)的地址總線207、數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)總線209、時(shí)鐘信號(hào)(未圖示)和數(shù)據(jù)選通信號(hào)(未圖示)連接在一起。
存儲(chǔ)控制器202含有與上述類以的方式執(zhí)行正常刷新操作的正常刷新電路206。正常刷新電路206通過指令總線205向存儲(chǔ)裝置204發(fā)送自動(dòng)刷新信號(hào)，在每個(gè)預(yù)定間隔提供正常刷新周期。
存儲(chǔ)裝置204中包含自刷新電路210、自刷新定時(shí)器214、指令解碼器216和存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212。自刷新電路210包含刷新地址計(jì)數(shù)器和控制器，前者在每一刷新周期對(duì)要被刷新的行地址加一，后者響應(yīng)刷新請(qǐng)求控制對(duì)行地址的訪問，使得所有行在給定時(shí)間周期內(nèi)得到刷新以避免存儲(chǔ)內(nèi)容的丟失。地址計(jì)數(shù)器覆蓋全部行地址，在最高的行地址被刷新后從最低的行地址重新開始。一旦收到相應(yīng)的刷新請(qǐng)求，內(nèi)裝的刷新電路210就或是執(zhí)行“正常刷新”操作或是執(zhí)行“自刷新”操作。正常刷新操作通過響應(yīng)正常刷新電路206發(fā)出的存儲(chǔ)器自動(dòng)刷新請(qǐng)求，并訪問指定的行地址而實(shí)現(xiàn)。
自刷新操作在通過從存儲(chǔ)控制器200發(fā)出的各指令序列使存儲(chǔ)裝置204進(jìn)入自刷新模式時(shí)開始。自刷新模式中，在由自刷新定時(shí)器214觸發(fā)的每一預(yù)定的時(shí)間周期，存儲(chǔ)控制器200向自刷新電路210發(fā)出自刷新請(qǐng)求。在當(dāng)前技術(shù)的存儲(chǔ)裝置中，這種自刷新電路為存儲(chǔ)裝置204中所有的存儲(chǔ)體208并行地導(dǎo)引到激活/預(yù)充電操作序列。可適用于本發(fā)明的公知的自刷新電路的一例是由Infineon公司制造并銷售的部件號(hào)為HYB25D25616OBT-6的256Mbit-DDR-SDRAM。
如圖2所示，存儲(chǔ)裝置204包含與指令解碼器216和自刷新電路210兩者通信的存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212。該寄存器212對(duì)每一存儲(chǔ)體208有一對(duì)應(yīng)位。
指令解碼器216監(jiān)測(cè)所有指向存儲(chǔ)體208的寫入指令，并控制存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的內(nèi)容。在下述討論中，對(duì)應(yīng)于第i個(gè)存儲(chǔ)體的位用Bi表示，其中i＝0、1、2、...n。每一位Bi標(biāo)示在自刷新操作時(shí)第i個(gè)存儲(chǔ)體是否須被刷新。每一位Bi也可以這樣地被實(shí)現(xiàn)，使得它標(biāo)示在自動(dòng)刷新或者自刷新的任何情況中第i個(gè)存儲(chǔ)體是否須被刷新。例如，假如位Bi處于高電平狀態(tài)，那未第i個(gè)存儲(chǔ)體須被刷新。例如，假如數(shù)位Bi處于低電平狀態(tài)，那未第i個(gè)存儲(chǔ)體不必被刷新。自存儲(chǔ)裝置加電或者自各位Bi通過特定的指令序列的最近一次的重設(shè)以后，每當(dāng)數(shù)據(jù)被寫入第i個(gè)存儲(chǔ)體時(shí)第i存儲(chǔ)體就被標(biāo)示為要刷新。
存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的內(nèi)容在存儲(chǔ)裝置204的加電操作序列時(shí)全部初始設(shè)置在低電平。然后，存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的內(nèi)容由存儲(chǔ)裝置204的指令解碼器216控制。每當(dāng)向存儲(chǔ)裝置204發(fā)出寫入指令時(shí)，指令解碼器216就解碼該寫入指令，同時(shí)也解碼被寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)體地址。接著，指令解碼器216將存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212中被尋址的存儲(chǔ)體的各位Bi設(shè)為高電平。于是，指令解碼器216標(biāo)示了存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)體中哪些存儲(chǔ)體包含數(shù)據(jù)。通常稱為擴(kuò)展模式寄存器組(extended mode register set)的指令序列可用來將存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的單個(gè)位或全部位編程/重設(shè)為低電平。于是，該指令序列對(duì)存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212編程，并指明各存儲(chǔ)體208的內(nèi)容無關(guān)而無需被刷新。
自刷新電路210監(jiān)測(cè)存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的內(nèi)容，并只對(duì)存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212中各位Bi設(shè)為高電平的那些存儲(chǔ)體開始激活/預(yù)充電操作序列。對(duì)于各位Bi為低電平的存儲(chǔ)體，自刷新電路210禁止這些存儲(chǔ)體字線(wordlines)的刷新。因而，電路210避免了為刷新在存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212中由各位Bi的低電平定義的無需刷新的存儲(chǔ)體而無謂地消耗電力。自刷新電路210可以作這樣的變換使得它1.僅在自刷新模式情況下或者2.在自刷新模式和自動(dòng)刷新模式這兩種情況下檢查存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212。
如圖3所示，兩個(gè)并行過程控制自刷新(對(duì)不同實(shí)現(xiàn)方案也包括自動(dòng)刷新)過程300。這兩個(gè)過程由包含指令解碼器216的全局控制電路執(zhí)行。子過程302控制存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的內(nèi)容。在存儲(chǔ)裝置加電時(shí)(步驟304)，寄存器的全部位Bi重設(shè)為低電平(相當(dāng)于邏輯0)(步驟306)。每當(dāng)指令解碼器216在存儲(chǔ)裝置204上檢測(cè)到指令，就核查該指令是否為給存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的擴(kuò)展模式寄存器組(步驟308)。若結(jié)果為是，則指令解碼器216將擴(kuò)展模式寄存器組中給出的存儲(chǔ)體地址解碼(步驟310)，存儲(chǔ)體刷新指示寄存器212的各位Bi被設(shè)定或重設(shè)為在擴(kuò)展模式寄存器組中給出的值(步驟312)。若該指令不是擴(kuò)展模式寄存器組或者該位已經(jīng)在步驟312中設(shè)定或重設(shè)，則檢測(cè)該指令是否為寫入指令(步驟314)。在檢測(cè)到寫入指令時(shí)，存儲(chǔ)體地址被解碼(步驟316)，且各位Bi設(shè)定為高電平(相當(dāng)于邏輯1)(步驟318)。第二并行子過程320是刷新流程。每當(dāng)檢測(cè)到自刷新或者自動(dòng)刷新時(shí)(步驟322)，在刷新操作過程中自刷新電路在激活存儲(chǔ)體行之前讀出存儲(chǔ)體刷新指示寄存器的內(nèi)容。于是，只有那些存儲(chǔ)體刷新指示寄存器中各位Bi為低電平(相當(dāng)于邏輯0)的存儲(chǔ)體才被刷新(步驟326)。
根據(jù)以上對(duì)過程300的敘述，對(duì)于任何DRAM設(shè)計(jì)師或一般邏輯設(shè)計(jì)師而言，基于例如Samsung、Micron、Elpida和Infineon公司銷售的現(xiàn)有DRAM產(chǎn)品設(shè)計(jì)存儲(chǔ)控制器200和存儲(chǔ)裝置204是非常簡(jiǎn)單明了的。
以上的描述僅用以說明本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制?？梢詫?duì)本發(fā)明做出種種添加、替代和其它變化而并不脫離所附權(quán)利要求規(guī)定的本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中包括存儲(chǔ)控制器；經(jīng)由指令總線與所述存儲(chǔ)控制器連接的存儲(chǔ)裝置，其中，指令信號(hào)從所述存儲(chǔ)控制器送往所述存儲(chǔ)裝置，所述存儲(chǔ)裝置包含若干存儲(chǔ)體；一個(gè)存儲(chǔ)體刷新指示寄存器；指令解碼器，與所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器連接，接收所述指令信號(hào)并控制所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器的內(nèi)容；以及刷新電路，與所述若干存儲(chǔ)體和所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器連接，其中，所述刷新電路避免為刷新所述若干存儲(chǔ)體中具有無關(guān)內(nèi)容的特定存儲(chǔ)體而無謂地耗電。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新電路僅在所述若干存儲(chǔ)體包含寫入數(shù)據(jù)時(shí)才刷新所述若干存儲(chǔ)體。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)控制器包含一個(gè)經(jīng)由所述指令總線向所述存儲(chǔ)裝置發(fā)送自動(dòng)刷新信號(hào)的正常刷新電路。
4.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新電路包含刷新地址計(jì)數(shù)器，在刷新周期時(shí)對(duì)要刷新的行地址加一；以及控制器，控制對(duì)一個(gè)刷新請(qǐng)求所請(qǐng)求刷新的行地址的訪問。
5.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器包含一個(gè)對(duì)應(yīng)于所述存儲(chǔ)裝置的所述若干存儲(chǔ)體中的各對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)體的位，所述位具有指示在刷新操作時(shí)所述若干存儲(chǔ)體中對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)體是否須被刷新的值。
6.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述位具有指示所述對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)體中是否有被寫入數(shù)據(jù)的值。
7.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述解碼器執(zhí)行所述指令及它們的存儲(chǔ)體地址的解碼，并根據(jù)所述解碼設(shè)定所述位的所述值。
8.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新電路監(jiān)測(cè)所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器，并在所述位被設(shè)為高電平時(shí)對(duì)所述若干存儲(chǔ)體中的一個(gè)開始激活/預(yù)充電操作序列。
9.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新電路只在自刷新模式時(shí)監(jiān)測(cè)所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器。
10.如權(quán)利要求8所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新電路在自刷新模式和自動(dòng)刷新模式時(shí)均監(jiān)測(cè)所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器。
11.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新操作是自動(dòng)刷新操作。
12.如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述刷新操作是自刷新操作。
13.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)控制器包含一個(gè)正常刷新電路。
14.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)控制系統(tǒng)，其中，所述存儲(chǔ)體刷新指示寄存器是可編程的。
15.一種接收存儲(chǔ)控制器發(fā)出的指令信號(hào)的刷新若干存儲(chǔ)體的方法，該方法包括如下步驟監(jiān)測(cè)由存儲(chǔ)裝置接收的指令信號(hào)；以及根據(jù)監(jiān)測(cè)到的指令信號(hào)來刷新所述若干存儲(chǔ)體，從而避免為刷新所述若干存儲(chǔ)體中具有無關(guān)內(nèi)容的特定存儲(chǔ)體而無謂地耗電。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述監(jiān)測(cè)包含確定所述存儲(chǔ)裝置是否接收到寫入指令并指示所述若干存儲(chǔ)體中的一個(gè)包含存入的數(shù)據(jù)的步驟。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述刷新是自刷新操作。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述刷新是自動(dòng)刷新操作。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，還包含將存儲(chǔ)體刷新指示寄存器中的一位設(shè)為按所述監(jiān)測(cè)而定的值的步驟；其中，所述若干存儲(chǔ)體的所述刷新按所述位的所述值而定。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，在所述若干存儲(chǔ)體加電狀態(tài)時(shí)所述位被重設(shè)到低電平值。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，若所述位的所述值為高電平，則執(zhí)行所述刷新。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，若所述位的所述值是低電平，則不執(zhí)行所述刷新。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述監(jiān)測(cè)包含如下步驟將向所述存儲(chǔ)裝置發(fā)出的任一寫入指令解碼；以及將一個(gè)被寫入數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)體地址解碼。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，還包含將所述位設(shè)為高電平的步驟。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，還包含通過通常稱為擴(kuò)展模式寄存器組的專用指令序列將所述位重設(shè)到低電平的步驟。
全文摘要
一種從存儲(chǔ)控制器接收指令信號(hào)來刷新存儲(chǔ)裝置的若干存儲(chǔ)體的方法。該方法監(jiān)測(cè)一存儲(chǔ)裝置接收的指令信號(hào)，并根據(jù)所監(jiān)測(cè)的指令信號(hào)刷新若干存儲(chǔ)體，從而避免為刷新若干存儲(chǔ)體中具有無關(guān)內(nèi)容的特定存儲(chǔ)體而無謂地耗電。
文檔編號(hào)G11C11/406GK1856837SQ200480024036
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月30日
發(fā)明者R·赫勒 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司