[发明专利]利用存储器重新映射技术降低处理器工作量的方法及系统

说明书

本发明涉及一种资料处理系统及方法，特别涉及一种使用存储器重新映射技术的资料处理系统及方法。

存储器是资料处理或计算系统(以下称为“系统”)的基本单元。在正常操作下，系统必须花费许多时间从存储器移动资料或将资料写入存储器。因此，如何有效地存取存储器便是评定系统整体效能的关键因素。

图1为现有的系统的基本结构方框图。如图1所示，该系统具有处理器1、系统控制器3、存储器5及数个外围装置，如外围装置7及外围装置9。处理器1是该系统的主要元件，用以执行各种资料处理动作(如运算及逻辑操作)及资料传输动作。存储器3(通常由DRAM构成)是主要的存储装置，用以存储主程序数据及资料。外围装置7及9则是用来与外部通讯，或补充该系统的额外功能。部分热门的外围装置(如绘图卡、具有I/O界面的数据机、MPEG卡)普遍用于计算及资料处理系统中。系统控制器3(设置于处理器1、存储器5、外围装置7及9间)则是用来连结处理器1和外围装置7及9。另外，系统控制器3也会提供存储器的存取方法，用来帮助处理器1及周边装置去存取存储器5。从存储器存取的观点看，系统控制器3应该能在预定时序中处理全部有关存储器5的存取请求(来自处理器1或外围装置7及9)。要注意的是，图1的基本结构中并未详细列出现有电脑系统的所有基本元件，如存储器内的闪速存储器。

图2为现有的系统中系统控制器3及存储器5的详细框图。在现有的存储器技术中，物理存储装置(如DRAM)通常会分成数个可独立存取的存储体(memory bank)。如图2所示，存储器5具有存储体5a、存储体5b、存储体5c等，可在相对应的存取控制信号(图中未示)的控制下独立存取。另一方面，图2介绍系统控制器3的三个存储器存取元件，包括：存取控制电路31、分页(page)管理电路33及开启页地址表35(存储于存储器)。存取控制电路31是用来接收外部的存取请求(由处理器1或其它外围装置输入)。它也可以实际处理存储器5的存取控制指令。分页管理电路31是在存取控制(尤其是存储管理)时帮助存取控制电路31。存储器5的每次存储具有固定数目的位数组，可在更快速的操作模式中存取。每次存储的位数组数目与实际应用有关，通常是32个位数组或更多。若一次存储为“开启”，表示该存储中所有存储器位置都可以在比“未开启”存储更快速的操作模式中被存取(特别是写入动作)，这是因为不需要预取(pre-fetch)动作的缘故。开启页地址表35(由存储装置构成)是用来记录存储器5中所有“开启”记录的地址信息。通常，分页管理电路33会根据存取控制电路31的实际存取动作适度改变所有存储在开启页地址表35的地址信息。另外，分页管理电路33也会根据所有存储在开启页地址表35的地址信息以帮助存取控制电路31有效存取存储器5。

在图1的系统结构中，处理器1及其他外围装置必须经常存取存储器5所要求的存储位置以执行预定应用。图3为现有技术的这种存取例的示意图，其中，外围装置9提供特定资料给该系统，，外围装置7则针对这些资料进行运算。图3的例子可以是：数据机装置(外围装置9)从互联网下载压缩可视文件(Archived video file)，例如利用MPEG技术编码的可视文件，该系统则利用相对应的MPEG卡(外围装置7)将可视资料解码或恢复。在一般系统结构中，每个外围装置都会被分派一存储区以与其它装置通讯。在图3中，外围装置7利用相对应的地址ADDR#2以存取存储区B2；外围装置9则利用相对应的地址ADDR#1以存取存储区B1。

在现有的资料处理系统中，这个存取例有五个步骤(分别表示成S1～S5)，依次说明如下。在步骤S1中，外围装置9存储资料(可以是压缩文件)至对应于地址ADDR#1的存储区B1。接着，处理器1必须将存储区B1的输入资料移至与对应于外围装置7的地址ADDR#2相对应的存储区B2。因此，处理器1要读取存储区B1的资料(步骤S2)，并将资料写入存储区B2(步骤S3)。显然，处理器1的工作量会增加，因为处理器1也必须处理资料的移动。最后，外围装置7则可从存储区B2取回资料(步骤S4)，对这些资料进行预定运算，如MPEG解码，并将结果写回存储区(步骤S5)。

现有的存储器存取机制有两个缺点。首先，处理器1必须处理资料在两个存储区间的移动，将其分别指派给两个不同的外围装置。这表示处理器1必须浪费时间以执行资料的传输，并延迟其他必要工作。其次，将资料由存储区B1移动至存储区B2是非常耗时的工作。因此，在这种应用中，整体系统效能乃会因两存储区间的资料移动而降低。