[发明专利]存储器管理

说明书

本发明涉及存储器设备，特别是涉及计算机系统之类的设备的存储器管理。本发明特别应用于部分使用工作存储器电路的存储器系统，其主存储器电路中出故障的行、列、位或字节被一个附加存储器(通常称作替补存储器)中的行、列、位或字节替代。这些存储器系统可以包含控制装置，当故障区被访问时，关闭该故障区并选通一个替代区。这种控制装置被称为部分存储器引擎(partial memory engine)。

在半导体工业中，固态存储器被制作成在硅片上刻成的晶片，每个晶片含有一个存储阵列。这些晶片经过测试，那些功能正确的被封装待用。其它那些有一个或多个存储单元存在缺陷的晶片，一般要么被丢弃，要么被用于某些容错的存储器中。

我们共同未决的国际专利申请PCT/GB94/00577，是关于用一个部分存储器引擎控制存储器系统。现在我们已经设计出一种更灵活的方法，来进行位、字节、行或列的替代，在这种方法中，可以用多种不同方式来设置一些电路。

现在结合附图，举例对本发明加以详细说明。

附图1是部分行和列中有故障的一个RAM(随机存取存储器)芯片中的块示意图；

附图2是一个容错存储器的部分示意图；

附图3是一个容错存储器的部分示意图；

附图4是一个容错存储器中的一个位片(slice)的示意图。

有些存储电路，例如DRAM(动态随机存取存储器)，是由多个平面构成的(典型个数为4、8或16)，其中每个平面含有多个存储单元块。附图1中显示的是一个平面由16个块构成的情况，尽管在这种类型的结构中，一个块中的所有四行通常共用相同的行地址，一个块中的所有四列通常共用相同的列地址。存储电路中某行或某列内有块故障是常有的事。所以就需要能够监测何时某行或列内的故障块正被访问并将该块用某块来替代。

附图1中，四个列被标记为MSB11、MSB10、MSB01和MSB00。用这种类型标记的原因是，块中的行通常是由列地址的最高有效位选择的。要是有4列的块，就要用2个最高有效位；要是有8列的块，就用3个最高有效位(因为2³＝8)，依此类推。在附图1的例子中，需要用列地址中的2个最高有效位来定位列中的块，用完整的行地址来定位故障行。

附图2中有几个框图，代表按照本发明设计的一个容错存储器的功能。当一个平面上一个块中的一个整行被替代时，则将该完整的行地址2连同列地址的N个最高有效位一起译码，其中N＝log2(一列中块的个数)。将该列地址中剩余的各位(最低有效位)4译码，去寻址访问存储单元6。存储单元6的输出，被发送到一个路由器8，与此同时被发送的还有数据路由选择信息10，它通知路由器，哪些数据位需要用存储单元6中的位来替代。

附图3中有几个位片12。每个位片12(详细结构在附图4中显示)中有一个寄存器14，用于存放一个故障存储单元的地址；有一个比较器16，用于将输入地址18与寄存器14中寄存的地址作比较；有替代存储单元6，用于替代主存储器中的故障位；有一个位选择寄存器20，用于保持替代位；有一个位再定位寄存器22，用于确定哪个(些)特定的位需要被替代；有一个数据总线24，用于传送替代数据。位再定位寄存器是必不可少的，因为它要保证主存储器中适当的数据位被替代。地址译码器26用于对寻址访问主存储器的行或列地址的一部分进行译码。还有两个寄存器28和30，用于存放行或列地址的相关部分。

本发明的一个方面是，在比较电路中只使用输入地址的一部分。输入地址的格式是，X位的行地址与Y位的列地址，一般来说，X值为12，Y值为12，不过本发明并不局限于这些或类似数目的地址位。

在其它实施方案中，可以用部分存储器引擎的方法来替代个别的存储位。因为多数故障存储电路内存在的故障数目相对较少(与存储单元的总数相比而言)，所以在多数情况下，在地址最低有效位部分三位或四位的相同位序列所代表的相同行或列中还有其它故障位是不太可能的。

另一个实施方案中的存储器系统具有以下特点。有一个10位行地址，一个10位列地址，每个平面中有16个块(两行，每行8块)，其中一个块中有一个故障行。此时，要将该行的全部10位与输入行地址作比较，但只将输入列地址的三个最高有效位与存储的列地址中对应的三位作比较。该列地址的其它(或至少是部分其它)位将被用于寻址存储单元。