[发明专利]标识高速缓冲存储器的存储单元的装置和方法

说明书

技术领域

用于标识高速缓冲存储器的存储单元的装置，该高速缓冲存储器在计算单元和主存储器之间作为中间存储器工作，并且该高速缓冲存储器含有主存储器的提供给计算单元的数据的备份。

背景技术

现代的处理器或微控制器拥有显著加速访问主存储器中的数据或指令的当今推广的高速缓冲存储器（Cache-Speicher）。高速缓冲存储器大多是作为SRAM建立的中间存储器，所述中间存储器含有主存储器的数据的备份，并由于很短的访问时间可将所述数据很快地提供给处理器。高速缓冲存储器在也称为缓存行（Cache-line）的存储块中被组织。

在制造该高度集成的电路及其运行时，在电路之内可能发生大量永久性的缺陷，但是所述缺陷常常仅涉及局部狭小限制的区域，例如寄存器的单个比特或单个存储器单元。如果在高速缓冲存储器之内出现这种缺陷，则整个高速缓冲存储器可能由此变得不能用。

从US 5,708,789中已知一种方法，借助该方法使高速缓冲存储器对于单个有缺陷的存储器单元是容忍的。它基于在高速缓存控制器之内的专门的寄存器中存储高速缓冲存储器的有错误的存储块的索引（Index）比特。在处理器每次访问高速缓冲存储器时，将这些所存储的索引比特与由处理器所要求的地址进行比较。在一致时生成防止采用所涉及的存储块（缓存行）的信号。不过只在在所要求的存储器地址和高速缓冲存储器的存储块之间存在明确的关联的这种高速缓冲存储器的情况下，该方法才起作用。除此之外，附加地需要索引比特用的寄存器以及比较单元。

发明内容

本发明所基于的任务在于，说明一种用于标识高速缓冲存储器的存储单元的装置和方法，其中，可靠地防止整个高速缓冲存储器的失效。

具有权利要求1的特征的用于标识高速缓冲存储器的存储单元的本发明装置具有防止采用有错误的存储块的优点。通过标识高速缓冲存储器的至少一个存储块的功能状态的信息单元，可以选择性地关断有缺陷的存储块，其中，剩余的高速缓冲存储器的功能性保持。

有利地存在信息比特作为用于标识存储块的功能状态的信息单元。该标识不仅适用于具有存储器位置的直接映射的高速缓冲存储器，而且适用于全相联和n倍（n-fach）相联高速缓冲存储器。尤其是当必须将大数量的存储块标记为有缺陷的时，本发明装置可以以附加硬件的小耗费来实现。

在一种改进方案中，分别存在用于标识每一个存储块的功能状态的信息比特。通过采用每一个存储块（缓存行）的该附加信息比特表明，该存储块是有缺陷的还是有效的。

通过信息比特所标识的存储块作为最小的信息单元，除了数据信息之外，含有显示所存储的数据的有效性的管理比特和指明数据地址的标志。

作为替代方案，分别设置多个存储块用的信息比特，其中，将由数据信息、管理比特和标志所组成的每一个存储块利用相同的索引布置在分别另一高速缓冲存储块中。以此方式，借助一个信息比特可以同时关断存储块中的多个、所谓的组，由此对附加信息比特用的存储位置的需求减小，并且需要用于组织高速缓冲存储器的少量的管理耗费。

在本发明的另一扩展方案中，信息单元是前置于高速缓冲存储器和存放有缺陷的存储块的位置的存储器。因此可以取消用于存储索引比特的寄存器以及连接在其上的比较单元。

有利地将存储器与给该存储器输送索引的计算单元相连接，其中，存储器将该索引与标识有缺陷的存储块的位置的索引进行比较，并且在一致时，禁止访问存储块。在此，比较结果在无附加的硬件耗费的情况下被纳入计算单元访问高速缓冲存储器的正常过程中，并被评价。

在一种扩展方案中，至少将计算单元和高速缓冲存储器布置在半导体衬底上。利用本发明装置防止由于在高速缓冲存储器的局部限制的区域中的永久性的缺陷而关断承载计算单元和高速缓冲存储器的整个芯片。

在本发明的另一改进方案中，存在一种用于标识高速缓冲存储器的存储单元的方法，该高速缓冲存储器在计算单元和主存储器之间作为中间存储器工作，并含有主存储器的提供给计算单元的数据的备份。为了可靠地防止整个高速缓冲存储器失效，执行测试用于识别存储块的功能状态，以便识别有缺陷的存储块，并通过在信息单元中设置信息来禁止访问有缺陷的存储块。借助这种软件测试，可靠地识别和标识有缺陷的存储块，使得在计算单元的继续的运行流程中，不再能使用所述有缺陷的存储块。

替代于软件测试，也存在在运行期间识别错误的可能性。为此可以使用具有相应的硬件支持的所谓错误识别或错误纠正码。