[发明专利]空间高速缓存

说明书

一种高速缓存，包括：p乘q存储单元阵列；行寻址单元；以及列寻址单元。每个存储单元具有m乘n存储元胞阵列。列寻址单元对于每个存储单元具有m个n对1多路复用器，存储单元的m行中的每一行与一个n对1多路复用器相关联，其中每个n对1多路复用器具有耦接到与关联于该多路复用器的行相关联的n个存储元胞中的每个的输入。行寻址单元对于每个存储单元具有n个m对1多路复用器，存储单元的n列中的每一列与一个多路复用器相关联，其中，每个m对1多路复用器具有耦接到与关联于该多路复用器的列相关联的m个存储元胞中每个的输入。行寻址单元和列寻址单元支持例如使用虚拟或物理地址对所述存储单元阵列的读取和/或写入。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年6月24日提交的美国专利申请第16/910，813号的优先权，并通过引用将该美国专利申请全部并入本文。

技术领域

公开了与专用类型的高速缓存存储器相关的实施方式。

背景技术

半导体存储器(包括高速缓存)是线性布置和寻址的。当处理多维对象(如二维图像或矩阵)时，这些对象例如通过一行接一行的连接被“展平”。对于某些类型的处理算法，可能需要访问多维对象的特定部分，这些部分与这种线性的存储器布置不太匹配。例如，对于某些处理，可能需要访问距中心点小距离内的多个点，但是因为这些点可能顺序存储在彼此远离且间隔不规则的位置，所以当前存储器和高速缓存访问可能效率低、速度慢，并且需要许多不同的读取操作来访问所需数据。

发明内容

因此，需要改进的高速缓存，例如，诸如在处理诸如图像或矩阵等的二维数据结构时可以提高读取灵活性和带宽的改进的高速缓存。实施方式提供了能够以非线性方式表示多维对象(例如二维图像或矩阵)的部分的高速缓存，从而允许例如高效地访问图像的附近像素。

根据第一方面，提供了一种高速缓存。该高速缓存包括p(行)×q(列)存储单元阵列；行寻址单元；以及列寻址单元。每个存储单元具有m(行)×n(列)存储元胞阵列。列寻址单元对于每个存储单元具有m个n对1多路复用器，存储单元的m行中的每一行与一个n对1多路复用器相关联，其中每个n对1多路复用器具有耦接到与关联于该多路复用器的行相关联的n个存储元胞中每个存储元胞的输入。行寻址单元对于每个存储单元具有n个m对1多路复用器，存储单元的n列中的每一列与一个m对1多路复用器相关联，其中每个m对1多路复用器具有耦接到与关联于该多路复用器的列相关联的m个存储元胞中每个存储元胞的输入。行寻址单元和列寻址单元支持存储单元阵列的读取和/或写入，使得存储单元阵列中的多个行和/或列可以并行读取和/或写入。

在一些实施方式中，m＝n＝4，并且每个存储元胞包括一个字节，使得每个存储单元包括16个字节，并且其中p＝q＝8，使得存储单元阵列包括1024个字节。在一些实施方式中，行寻址单元和列寻址单元支持在单个时钟周期中读取和/或写入一个或多个存储单元的多个行和/或列的存储元胞。在一些实施方式中，行寻址单元能够跨存储单元阵列中的一个或多个寻址多达p*m行的存储元胞，并读取p*m行中的每一行中的任何元胞，其中没有两个这样的元胞在同一行中。

在一些实施方式中，列寻址单元能够跨存储单元阵列中的一个或多个寻址多达q*n列的存储元胞，并读取q*n列中的每一列中的任何元胞，其中没有两个这样的元胞在同一列中。在一些实施方式中，对于不在存储单元阵列的第一行中的每个存储单元，行寻址单元还具有二对一多路复用器，该二对一多路复用器具有耦接到与存储单元的每一列相关联的n对1多路复用器的输出以及与先前的行中的存储单元相关联的n对1多路复用器的输出的输入，并且对于不在所述存储单元阵列的所述第一列中的每个存储单元，所述列寻址单元还具有二对一多路复用器，该二对一多路复用器具有耦接到与所述存储单元的每一行相关联的m对1多路复用器的输出以及与先前的列中的存储单元相关联的m对1多路复用器的输出的输入。