異類存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)管理的制作方法
【專利說(shuō)明】異類存儲(chǔ)器的動(dòng)態(tài)管理
[0001]背景
[0002]操作系統(tǒng)(OS)包括處理器可讀指令，其管理計(jì)算機(jī)硬件資源并為其他具有處理器可讀指令的計(jì)算程序，諸如應(yīng)用程序(應(yīng)用)，提供通用服務(wù)。典型地，OS作為應(yīng)用和計(jì)算機(jī)硬件之間的中介。OS通常安排任務(wù)來(lái)高效使用計(jì)算資源。OS通常執(zhí)行基礎(chǔ)任務(wù)，諸如識(shí)別來(lái)自鍵盤的輸入、向顯示屏發(fā)送輸出、保持對(duì)文件和目錄的跟蹤，并控制外圍設(shè)備，諸如打印機(jī)和盤驅(qū)動(dòng)。
[0003]概述
[0004]—種用于操作計(jì)算設(shè)備的方法包括基于工作負(fù)載或來(lái)自不同類型的應(yīng)用的請(qǐng)求來(lái)動(dòng)態(tài)管理至少兩種類型的存儲(chǔ)器(異類存儲(chǔ)器)。第一類型的存儲(chǔ)器可以是高性能存儲(chǔ)器，它相比于計(jì)算設(shè)備中的第二類型的存儲(chǔ)器而言可具有更高帶寬、更低存儲(chǔ)器等待時(shí)間、在磨損前更多的寫入次數(shù)和/或更低的功耗。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備包括片上系統(tǒng)(SoC)，其包括位于鄰近一個(gè)或多個(gè)處理器核的寬I/O DRAM(更高性能的存儲(chǔ)器的示例)。低功率雙數(shù)據(jù)速率3動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(LPDDR3DRAM)內(nèi)存(傳統(tǒng)存儲(chǔ)器的示例)內(nèi)部地或外部地連接到SoC。在各實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備至少可以被包括在蜂窩電話、移動(dòng)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、視頻游戲控制臺(tái)、媒體控制臺(tái)、膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和/或數(shù)據(jù)中心中。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，OS將更高性能的存儲(chǔ)器分配給具有特定工作負(fù)載或功能(例如，射線跟蹤、幀/視頻緩沖、NUI (自然用戶界面)數(shù)據(jù)緩沖)的指定應(yīng)用。當(dāng)新數(shù)據(jù)需要占據(jù)更高性能的存儲(chǔ)器時(shí)，OS可將數(shù)據(jù)從更高性能的存儲(chǔ)器傳送。OS和一個(gè)或多個(gè)處理器，連同存儲(chǔ)器控制器邏輯硬件和/或軟件，也執(zhí)行錯(cuò)誤更正以保護(hù)數(shù)據(jù)完整性。為了確定不同類型的存儲(chǔ)器的能力和/或性能特征的目的，存儲(chǔ)器特性的在線(web)處理器可讀目錄可被OS訪問(wèn)。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)用具有應(yīng)用清單中的屬性標(biāo)志或信息，其向OS指示特定應(yīng)用得益于使用高性能存儲(chǔ)器。當(dāng)發(fā)出請(qǐng)求的應(yīng)用不在應(yīng)用清單上時(shí)，或當(dāng)發(fā)出請(qǐng)求的應(yīng)用要求大于可用的量的高性能存儲(chǔ)器時(shí)，OS可不允許對(duì)高性能存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。在一個(gè)實(shí)施例中，OS監(jiān)視應(yīng)用的執(zhí)行并保持對(duì)存儲(chǔ)器位置訪問(wèn)和使用模式的跟蹤。在各實(shí)施例中，OS可將屬性標(biāo)志或信息傳遞到虛擬或物理存儲(chǔ)器分配器，諸如存儲(chǔ)器控制器或存儲(chǔ)器管理器。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，高性能存儲(chǔ)器可被用作虛擬高速緩存存儲(chǔ)器或高速緩存存儲(chǔ)器。
[0008]在各實(shí)施例中，OS或存儲(chǔ)器控制器還可詢問(wèn)不同類型的存儲(chǔ)器以獲得存儲(chǔ)器操作細(xì)節(jié)以及周期性地詢問(wèn)不同類型的存儲(chǔ)器關(guān)于健康和性能信息。OS或存儲(chǔ)器控制器還可管理不同類型存儲(chǔ)器的功耗狀態(tài)。
[0009]一方法實(shí)施例將一種類型的存儲(chǔ)器分配給由計(jì)算設(shè)備處理的一應(yīng)用。該方法包括，確定該計(jì)算設(shè)備中可用的集成電路存儲(chǔ)器的類型。各類可用的集成電路存儲(chǔ)器包括第一高性能類型的存儲(chǔ)器和非高性能存儲(chǔ)器的第二類型的存儲(chǔ)器。來(lái)自應(yīng)用的對(duì)使用高性能存儲(chǔ)器的請(qǐng)求被接收。響應(yīng)于該請(qǐng)求，高性能存儲(chǔ)器被分配給該應(yīng)用。
[0010]一裝置實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)處理器和具有第一性能特征的第一處理器可讀存儲(chǔ)器。該裝置還包括具有第二性能特征的第二處理器可讀存儲(chǔ)器。第一性能特征優(yōu)于第二性能特征。一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行OS的處理器可讀指令以確定一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用是否請(qǐng)求使用第一處理器可讀存儲(chǔ)器以及該一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用使用的處理器可讀存儲(chǔ)器的量。響應(yīng)于對(duì)使用第一處理器可讀存儲(chǔ)器的請(qǐng)求以及該一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用使用的處理器可讀存儲(chǔ)器的量，一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行OS的處理器可讀指令以允許該一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用中的至少一個(gè)訪問(wèn)第一處理器可讀存儲(chǔ)器。
[0011 ] 在另一實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)處理器可讀存儲(chǔ)器設(shè)備包括指令，該指令在執(zhí)行時(shí)使得一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行將高性能存儲(chǔ)器分配給應(yīng)用的方法。來(lái)自應(yīng)用的對(duì)使用高性能存儲(chǔ)器的請(qǐng)求以及應(yīng)用將使用的存儲(chǔ)器的量被接收。作出關(guān)于可用高性能存儲(chǔ)器的量的判定。響應(yīng)于應(yīng)用將使用的存儲(chǔ)器的量以及可用高性能存儲(chǔ)器的量，將高性能存儲(chǔ)器分配給應(yīng)用。
[0012]提供概述以便以簡(jiǎn)化形式介紹將在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一些概念的選集。該概述不意圖標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或基本特征，也不意圖被用來(lái)幫助確定所要求保護(hù)的主題的范圍。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]圖1是計(jì)算設(shè)備的示例硬件體系結(jié)構(gòu)的高級(jí)別框圖。
[0015]圖2是訪問(wèn)不同類型的存儲(chǔ)器的示例軟件體系結(jié)構(gòu)的高級(jí)別框圖。
[0016]圖3A是訪問(wèn)不同類型的存儲(chǔ)器的示例OS體系結(jié)構(gòu)的高級(jí)別框圖。
[0017]圖3B是異類存儲(chǔ)器軟件的示例動(dòng)態(tài)管理的高級(jí)別框圖。
[0018]圖4是用于將不同類型的存儲(chǔ)器分配給一個(gè)或多個(gè)應(yīng)用的示例方法的流程圖。
[0019]圖5A是將高性能存儲(chǔ)器用作虛擬高速緩存的示例方法的流程圖。
[0020]圖5B是將高性能存儲(chǔ)器用作高速緩存的示例方法的流程圖。
[0021]圖6A是用于查詢不同類型的存儲(chǔ)器以獲得包括配置、性能和健康的存儲(chǔ)器信息的示例方法的流程圖。
[0022]圖6B是管理不同類型的存儲(chǔ)器功率的示例方法的流程圖。
[0023]圖7是示例性游戲和媒體系統(tǒng)的立體圖。
[0024]圖8是圖10中所示的游戲和媒體系統(tǒng)的組件的示例性功能框圖。
[0025]詳細(xì)描述
[0026]SoC (也稱為S0C)是將計(jì)算設(shè)備或其他電子系統(tǒng)的電子組件和/或子系統(tǒng)集成到安置在單個(gè)封裝內(nèi)的單個(gè)半導(dǎo)體基板和/或單個(gè)芯片中的集成電路(1C)。例如，先前在個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)中的存儲(chǔ)器模塊子系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器現(xiàn)在可被包括在SoC中。類似地，存儲(chǔ)器控制邏輯可被包括在SoC的處理器中而不是包括在分開(kāi)地封裝的存儲(chǔ)器控制器中。
[0027]SoC的一個(gè)或多個(gè)處理器還可具有對(duì)具有不同類型的存儲(chǔ)器特征的不同類型的存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。存儲(chǔ)器特征或性能參數(shù)可包括，但不限于，帶寬、存儲(chǔ)器等待時(shí)間、功耗、磨損前的寫入次數(shù)和/或熱生成。高性能存儲(chǔ)器，諸如具有較高帶寬(或相比于其他存儲(chǔ)器每單位時(shí)間周期可發(fā)送或接收更多數(shù)據(jù))的存儲(chǔ)器，可能更昂貴并且可能不能用作不具有特定高性能特征的存儲(chǔ)器。
[0028]圖1是計(jì)算設(shè)備實(shí)施例的示例硬件體系結(jié)構(gòu)的高級(jí)別框圖。在各實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備100至少可以被包括在蜂窩電話、移動(dòng)設(shè)備、嵌入式系統(tǒng)、視頻游戲控制臺(tái)、媒體控制臺(tái)、膝上型計(jì)算機(jī)、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和/或數(shù)據(jù)中心中。
[0029]在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算設(shè)備100包括SoC 101和存儲(chǔ)器104。SoC是將計(jì)算設(shè)備或其他電子系統(tǒng)的各組件集成到單個(gè)芯片或半導(dǎo)體基板中的1C。SoC 101包括一個(gè)或多個(gè)處理器核103和高性能存儲(chǔ)器102。(諸)處理器核103通過(guò)內(nèi)部信號(hào)路徑106的方式與高性能存儲(chǔ)器102進(jìn)行通信。在一個(gè)實(shí)施例中，高性能存儲(chǔ)器102包括耦合到信號(hào)路徑106的接口 102a。(諸)處理器核103還通過(guò)外部信號(hào)路徑105的方式與外部存儲(chǔ)器104進(jìn)行通信。在一個(gè)實(shí)施例中，信號(hào)路徑106和105是由OS和嵌入在SoC 101內(nèi)的存儲(chǔ)器控制器控制的分開(kāi)的信號(hào)路徑。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器104在SoC 101外部，并且可被配置作為印刷線路板(諸如母板)上的存儲(chǔ)器模塊或焊接組件。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器104包括耦合到信號(hào)路徑105的接口，其包括在印刷線路板上的至少一條跡線或信號(hào)線。在一個(gè)實(shí)施例中，SoC 101還耦合到包括信號(hào)路徑105的相同印刷線路板。
[0031]如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的，其他電子組件可以被包括在SoC 101中。SoC101可以包括數(shù)字的、模擬的、混合信號(hào)的，和/或射頻電路一一在單個(gè)半導(dǎo)體基板上的一個(gè)或多個(gè)。SoC 101可以包括振蕩器、鎖相環(huán)、計(jì)數(shù)器-計(jì)時(shí)器、實(shí)時(shí)計(jì)時(shí)器、加電復(fù)位發(fā)電機(jī)、外部接口(例如，通用串行總線(USB)、IEEE 1394接口(火線)、以太網(wǎng)、通用異步接收機(jī)/發(fā)射機(jī)(USART)和串行外圍總線(SPI))、模擬接口、電壓調(diào)節(jié)器和/或電源管理電路。
[0032]在替換的實(shí)施例中，SoC 101可以被系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)或?qū)盈B封裝(PoP)替換。在SiP中，多個(gè)芯片或半導(dǎo)體基板被安置在單個(gè)封裝中。在SiP實(shí)施例中，(諸)處理器核103將可以在一個(gè)半導(dǎo)體基板上，而高性能存儲(chǔ)器102將可以在第二半導(dǎo)體基板上，二者都被安置在單個(gè)封裝中。在一個(gè)實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體基板通過(guò)線結(jié)合耦合至第二半導(dǎo)體基板。
[0033]在PoP實(shí)施例中，(諸)處理器核103將可以在布置在第一封裝中的一個(gè)半導(dǎo)體管芯上，而高性能存儲(chǔ)器102將可以在布置在第二不同封裝中的第二半導(dǎo)體管芯上。第一封裝和第二封裝隨后將通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口被堆疊以在各封裝(具體而言在各半導(dǎo)體管芯)間路由信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，所堆疊的封裝接著可被耦合到將存儲(chǔ)器104作為組件的印刷線路板。
[0034]在各實(shí)施例中，(諸)處理器核103包括執(zhí)行(或讀取)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的處理器(或機(jī)器)可讀指令的一個(gè)或多個(gè)處理器。處理器可讀指令的示例可包括計(jì)算設(shè)備100的OS和/或應(yīng)用軟件程序(應(yīng)用)(諸如圖2所示的OS 205和應(yīng)用202 — 204)。響應(yīng)于執(zhí)行OS和應(yīng)用的處理器可讀指令，(諸)處理器核103使用高性能存儲(chǔ)器102和存儲(chǔ)器104。在一個(gè)實(shí)施例中，(諸)處理器核103可包括處理器和存儲(chǔ)器控制器，或替換地，也執(zhí)行與存儲(chǔ)器控制器執(zhí)行的類似的存儲(chǔ)器管理功能的處理器。(諸)處理器核103還可以包括控制器、中央處理單元(CPU)、圖形處理單元(GPU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和/或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)。在一個(gè)實(shí)施例中，高性能存儲(chǔ)器102被定位在(諸)處理器核103的上方。
[0035]在一個(gè)實(shí)施例中，高性能存儲(chǔ)器102至少有一個(gè)或多個(gè)在性能方面優(yōu)于存儲(chǔ)器102的存儲(chǔ)器特征，諸如帶寬、存儲(chǔ)器等待時(shí)間、熱生成、在磨損前的寫入次數(shù)和/或功耗。例如，高性能存儲(chǔ)器102可以是具有比存儲(chǔ)器104更高帶寬的寬I/O DRAM。存儲(chǔ)器104可以是低功率雙數(shù)據(jù)速率3動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(LPDDR3DRAM)內(nèi)存(也被稱為低功率DDR、移動(dòng)DDR(MDDR)或mDDR)。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器接口 102a是在信號(hào)路徑