[发明专利]一种基于FLASH架构的处理器片内程序代码存储体及实现代码片内执行的方法

说明书

技术领域

本发明属于系统芯片(SOC)技术领域，具体涉及基于FLASH架构的处理器片内程序代码存储体及实现代码片内执行的方法。

背景技术

闪速存储器(Flash Memory)简称为FLASH，是一类非易失性存储器NVM(Non-Volatile Memory)，它的特点是当供电电源关闭后仍能保持片内信息。根据技术架构的不同，目前世界上闪速存储器主要分为NOR架构(Nor Flash)和NAND架构(Nand Flash)两种。

Nor Flash的最大特点是具有独立的数据总线和地址总线，能快速随机读取，允许系统直接从Flash中读取代码执行即芯片内执行(XIP，eXecuteIn Place)，这样应用程序可以直接在flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。同Nor FLASH不同，Nand Flash其数据信息、地址信息分时复用同一条总线，因此其随机读取字节的速度比Nor Flash慢。由于NorFlash具有独立的数据总线和地址总线，便于直接同处理器的数据和地址总线接口，目前世界上所有处理器内部的程序/数据存储体均采用NorFlash。

随着技术和市场的发展，对处理器内部的存储体也有了更高的要求。一方面，由于系统复杂度的提高，程序代码量和所需存储的数据量越来越大，这就要求有更大的FLASH空间来存放代码和数据；另一方面，由于成本和集成度方面的原因，要求存储体的尺寸越来越小。于是，Nor Flash作为代码存储体的不足之处日益明显：

(1)Nor Flash存储容量小，Nor Flash采用的是独立的地址总线和数据总线构架，这种线性地址方式的特点是，增加存储容量的同时必须增加地址总线的宽度，然而CPU的总线宽度和成本的要求不允许Nor型FLASH无限制地增加其地址总线的宽度，目前存储容量最大的Nor Flash仅为16MB。

(2)Nor Flash单元尺寸大，单位容量的成本高。由于构架和技术工艺的原因，相同尺寸Nor flash的成本几乎是Nand Flash器件的两倍。

(3)擦除和写入慢，以及耐用性能差，NOR是以64～128KB的块进行的，执行一个写入/擦除操作的时间为5s，而相比Nand Flash，为1比10的块擦除周期劣势。

发明内容

为了解决上述问题，本发明之目的在于将NAND FLASH集成至处理器内部作为处理器的内部存储器，解决了现有方案NOR FLASH成本高、面积大、容量小等缺点，提供一种基于FLASH架构的处理器片内程序代码存储体，以及使存储在NAND FLASH的程序代码实现片内执行(XIP)的方法。

本发明实现上述目的采用如下方案：

一种基于FLASH架构的处理器片内程序代码存储体，其特征在于所述FLASH为NAND型，所述存储体包括一地址映射单元，其逻辑上位于CPU和NAND FLASH之间，用以NAND FLASH的索引型地址与处理器取指单元的线性地址之间的转换。

所述的地址映射单元包括：

控制信号单元，用以产生NAND FLASH所需控制信号和向传输NAND FLASH控制信号；

数据解析单元，用以在处理器的WRITE周期和READ周期，将各种位宽数据拆分为8位数据或将8位数据组合为各种位宽数据，并于控制信号的指示下传输给NAND FLASH或处理器；

地址解析单元，用以将处理器传来的线性地址解析为NAND FLASH所需的包括页地址和页内偏移地址的索引地址，并在控制信号指示下分别将页地址和页内偏移地址送至NAND FLASH。

控制信号单元，通过控制总线连接NAND FLASH，数据解析单元和地址解析单元通过地址数据复用总线连接NAND FLASH，数据解析单元与地址解析单元分别通过数据总线与地址总线与处理器的挂接。

本发明的控制信号单元由时钟逻辑电路和时序逻辑电路组成，时钟逻辑电路用以在总线控制写信号WE、读信号RE的控制下产生地址映射单元的时钟基准ModulClk；时序逻辑电路用以产生控制信号。