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存储器系统、存储器控制器和存储器控制器的操作方法与流程

存储器系统、存储器控制器和存储器控制器的操作方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年10月13日提交的韩国专利申请号10-2020-0131707的优先权，其以其整体通过引用并入本文。
技术领域
3.本公开涉及存储器系统，该存储器系统包括存储器以及控制该存储器的存储器控制器。

背景技术：

4.最近，人们进行了大量的研究工作，以用下一代存储器代替dram和闪速存储器。这些下一代存储器之一是使用可以根据所施加的偏置迅速改变其电阻并因此在至少两个不同电阻状态之间切换的材料(即可变电阻材料)的电阻存储器。这些存储器的代表性示例包括相变随机存取存储器(pcram)、电阻随机存取存储器(rram)、磁随机存取存储器(mram)和铁电随机存取存储器(fram)。
5.特别地，电阻存储器以交叉点阵列结构构成存储器单元阵列。交叉点阵列结构是指如下结构：在该结构中，多个下部电极(例如，多个行线(字线))和多个上部电极(例如，多个列线(位线))被形成为彼此交叉，其中可变电阻元件和选择元件串联连接的存储器单元被设置在每个交叉处。
6.功率节流被应用于电阻存储器。功率节流可以以如下方式来操作，以便当电阻存储器的功耗超过阈值时，通过阻止对电阻存储器的命令发布来降低电阻存储器的功耗和温度。

技术实现要素：

7.本公开的实施例可以提供一种使用功率节流并且不会使服务质量(qos)显著退化的存储器系统。
8.根据本公开的实施例，一种存储器系统包括存储器以及存储器控制器，该存储器控制器被配置为：当存储器的功耗小于第一阈值时，向存储器发布以第一方案调度的命令；并且当功耗不小于第一阈值且小于第二阈值时，向存储器发布以第二方案调度的命令；并且当存储器的功耗不小于第二阈值时，停止向存储器发布命令。
9.根据本公开的实施例，一种存储器控制器包括：功率跟踪单元，该功率跟踪单元被配置为监测存储器的功耗；以及调度器，该调度器被配置为根据由功率跟踪单元进行的监测的结果，确定用于调度要由存储器执行的操作的方案。
10.根据本公开的实施例，一种用于操作存储器控制器的方法包括：基于面向性能的调度方案，调度要向存储器发布的命令；确定存储器的功耗不小于子阈值；响应于该确定，将调度方案切换到面向qos的调度方案；以及基于切换后的调度方案，调度要向存储器发布的命令。
11.根据本公开的实施例，一种控制器的操作方法包括：当存储器的功耗低于第一阈值时，基于循环(rr)方式调度要执行的操作，以及当功耗为第一阈值或更高时，基于先来先服务(fcfs)方式调度要执行的操作；以及当功耗不小于比第一阈值大的第二阈值时，中断向存储器提供根据所调度的操作的命令。
12.根据本公开的实施例，可以减少由于在存储器系统中使用功率节流而导致的服务质量(qos)的降低。
附图说明
13.图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统100的配置的示图；
14.图2是示出调度器115的调度操作的示图；以及
15.图3是示出存储器控制器110的操作的流程图。
具体实施方式
16.在下文中，以下参考附图详细描述本公开的各种实施例，以允许本领域的普通技术人员容易地实践本公开的技术精神。与本公开的主题无关的众所周知的组件或元件可以从本说明书中省略。在整个说明书和附图中，相同或基本相同的附图标记用于指代相同或基本相同的元件。
17.图1是示出根据本公开的实施例的存储器系统100的配置的示图。
18.参照图1，存储器系统100可以包括存储器控制器110和存储器150。
19.存储器控制器110可以根据主机host的请求来控制存储器150的各种操作，例如，读取和写入操作。存储器150可以执行由存储器控制器110指示的各种操作。存储器150可以是所有类型的存储器中的一种存储器。例如，该存储器可以是诸如相变随机存取存储器(pcram)、电阻随机存取存储器(rram)、磁随机存取存储器(mram)和铁电随机存取存储器(fram)的电阻存储器中的一种电阻存储器，或者存储器可以是nand闪存或dram，而不是电阻存储器。
20.存储器控制器110可以包括主机接口111、功率跟踪单元113、调度器115、命令生成器117和存储器接口119。
21.主机接口111可以用作存储器控制器110和主机host之间的接口。可以通过主机接口111接收来自主机的请求、与请求相对应的地址和数据，并且可以将请求的处理结果发送到主机host。主机接口111可以是以下中的一者：pci-express(pcie)、用于加速器的高速缓存一致性互连(ccix)、双列直插式存储器模块(dimm)或其他各种类型的接口。
22.功率跟踪单元113可以监测存储器150的功耗。功率跟踪单元113可以基于在预定时间窗口内施加到存储器150的命令来监测存储器150的功耗。例如，可以基于在预定时间段(例如500ns)期间施加到存储器150的命令的类型和数目来确定存储器150消耗多少功率。
23.调度器115可以调度要由存储器150执行的操作。例如，当通过主机接口111从主机host接收到五个请求a、b、c、d和e时，调度器115可以调度请求a、b、c、d和e的顺序，存储器150将根据该顺序执行操作。
24.可以基于功率跟踪单元113的监测来改变调度器115的调度方案(即，调度算法)。
当作为由功率跟踪单元113进行的监测的结果，存储器150的功耗小于第一阈值时，调度器115可以以第一方案调度请求。在此，第一方案或面向性能的方案是指对存储器系统100的性能给予较大权重的调度方案，并且面向性能的调度方案的示例可以包括循环(rr)方案。
25.当存储器150的功耗大于或等于第一阈值时，调度器115可以以第二方案调度请求。第二方案或面向qos的方案是指强调存储器系统100的服务质量(qos)的调度方案，并且面向qos的调度方案的示例可以是先来先服务(fcfs)方案。
26.当存储器150的功耗不小于第二阈值时，可以停止对请求的调度。第二阈值可以是用于存储器150的功率节流的参考值。换句话说，当存储器150的功耗大于或等于第二阈值时，从存储器控制器110向存储器150的命令的发布被停止，并且调度器115的调度也可以被停止。由于停止向存储器150发布命令在功率节流中是重要的，因此即使当存储器150的功耗大于或等于第二阈值时，也可以仅停止命令发布，并且调度器115的调度可以继续。第一阈值可以低于第二阈值。例如，当第二阈值是表示功耗100的值时，第一阈值可以是表示功耗80或90的值。
27.第一方案是面向性能的调度方案，其强调存储器系统100的性能；第二方案是面向qos的调度方案，其强调存储器系统100的服务质量(qos)，第一方案和第二方案可以是相对的概念。与第二方案相比，第一方案可以是更加强调性能的面向性能的调度方案；并且与第一方案相比，第二方案可以是更加强调服务质量的面向qos的调度方案。例如，第一方案可以是其中fcfs和rr被组合的fcfs-rr方案，并且第二方案可以是与第一方案相比性能低但是服务质量(qos)高的fcfs方案。
28.以下表1总结了根据存储器150的功耗切换的调度器115的调度方案。
29.[表1]
[0030]
功耗小于第一阈值不小于第一阈值不小于第二阈值调度方案面向性能的调度面向qos的调度停止调度
[0031]
命令生成器117可以根据由调度器115调度的操作的顺序来生成要施加到存储器150的命令。
[0032]
存储器接口119可以用作存储器控制器110和存储器150之间的接口。存储器接口119可以将由命令生成器117生成的命令和与该命令相对应的地址传送到存储器150，并且向存储器150发送数据/从存储器150接收数据。
[0033]
图2是示出调度器115的调度操作的示图。
[0034]
图2中的“h_request”指示从主机host发送到存储器控制器110的请求。参考图2，可以标识出请求以a、b、c、d、e、f、g、h、i、j和k的顺序从主机host被传送。请求a至k可以在以下中的至少一项或多项上不同：要由存储器150执行的操作的类型和要在存储器150中执行该操作的地址。
[0035]
图2的“scheduler”指示由调度器115调度的请求的处理顺序。“201”表示存储器150的功耗变为第一阈值或更高的时刻。直到达到时刻“201”为止，调度器115可以以第一方案或面向性能的方案调度请求。由于调度器115以面向性能的第一方案调度请求，因此请求的处理顺序可以与从主机host递送请求的顺序不同。参考附图，可以标识出请求被调度为以b、d、e、h、f和g的顺序进行处理。
[0036]
由于存储器150的功耗在时刻“201”变为第一阈值或更高，因此调度器115可以从
时刻“201”以第二方案或面向qos的方案来调度请求。从“201”起，较久的请求a和c可以被调度为针对服务质量(qos)进行处理。当存储器150的功耗变为第一阈值或更高时，存储器150的功率节流可能很快开始，并且向存储器150的命令发布被停止。因此，可能有必要将调度方案切换到第二方案，从而处理较久的请求(例如，a和c)，并防止qos的严重退化。
[0037]“203”表示存储器150的功耗变为第二阈值或更高的时刻。在时刻“203”，停止向存储器的命令发布，从而也可以停止调度器的调度。
[0038]
图2的“205”表示即使在时刻“201”之后，在调度器115仍以第一方案调度请求的假设下调度的请求。参照“205”，可以标识出请求i和k在时刻“201”之后被调度。在这种情况下，当在时刻“203”之后调度被停止时，较久的请求a和c可能在很长时间内未被处理，从而导致服务质量(qos)严重劣化。
[0039]
图3是示出存储器控制器110的操作的流程图。
[0040]
参照图3，存储器控制器110的调度器115可以以第一方案或面向性能的方案来调度请求(301)。命令生成器117可以基于由调度器115调度的请求来生成命令，并且命令可以通过存储器接口119被施加到存储器150。
[0041]
当由功率跟踪单元113监测的存储器150的功耗大于或等于第一阈值(303中的“是”)并且小于第二阈值(305中的“否”)时，调度器115的调度方案可以从第一方案切换到第二方案或面向qos的方案，并且调度可以基于面向qos的方案来执行(307)。命令生成器117可以基于由调度器115调度的请求来生成命令，并且命令可以通过存储器接口119被施加到存储器150。
[0042]
当由功率跟踪单元113监视的存储器150的功耗大于或等于第二阈值(305中的“是”)时，调度器115的调度操作停止(309)，并且由命令生成器117的命令生成以及由存储器接口119向存储器150的命令施加可以停止。
[0043]
此后，当存储器150的功耗下降到低于第二阈值时，调度器115的调度操作可以恢复。
[0044]
参照图3，作为默认，调度器115可以以第一方案或面向性能的方案调度来自主机host的请求。当存储器150的功耗变为第一阈值或更高，并且功率节流是很可能的时，来自主机host的请求可以根据面向qos的第二方案进行调度，以防止qos的显著下降。当存储器150的功耗变为第二阈值或更高时，功率节流可以被开始，并且命令的调度和向存储器150的施加可以被停止。
[0045]
应当注意，尽管已经结合本公开的优选实施例描述了本公开的技术精神，但这仅仅是出于描述的目的，而不应被解释为限制性的。本领域普通技术人员应该理解，可以对其进行各种改变而不脱离本公开的技术精神。
[0046]
尽管已经针对特定实施例示出和描述了本教导，但是根据本公开，对于本领域技术人员将显而易见的是，在不脱离如所附权利要求所限定的本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。

技术特征：

1.一种存储器系统，包括：存储器；以及存储器控制器，当所述存储器的功耗小于第一阈值时向所述存储器发布以第一方案调度的命令，并且当所述功耗不小于所述第一阈值并且小于第二阈值时向所述存储器发布以第二方案调度的命令，并且当所述存储器的所述功耗不小于所述第二阈值时，停止向所述存储器发布所述命令。2.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述第一方案是面向性能的调度方案，并且所述第二方案是面向服务质量qos的调度方案。3.根据权利要求2所述的存储器系统，其中所述第一方案是循环rr方案，并且所述第二方案是先来先服务fcfs方案。4.根据权利要求1所述的存储器系统，其中所述存储器控制器包括：功率跟踪单元，监测所述存储器的所述功耗；以及调度器，根据由所述功率跟踪单元进行的所述监测的结果，调度从所述第一方案和所述第二方案中的一者选择的要由所述存储器执行的操作。5.根据权利要求4所述的存储器系统，其中所述存储器控制器还包括：主机接口，从主机接收要由所述调度器调度的请求；命令生成器，生成与由所述调度器调度的所述操作相对应的命令；以及存储器接口，将由所述命令生成器生成的所述命令传送到所述存储器。6.一种存储器控制器，包括：功率跟踪单元，监测存储器的功耗；以及调度器，根据由所述功率跟踪单元进行的所述监测的结果，确定用于调度要由所述存储器执行的操作的方案。7.根据权利要求6所述的存储器控制器，其中当作为由所述功率跟踪单元进行的所述监测的结果，所述存储器的所述功耗小于子阈值时，所述调度器将面向性能的调度方案确定为用于调度所述操作的所述方案；并且当作为由所述功率跟踪单元进行的所述监测的结果，所述存储器的所述功耗不小于子阈值时，所述调度器将面向qos的调度方案确定为用于调度所述操作的所述方案。8.根据权利要求7所述的存储器控制器，其中当作为由所述功率跟踪单元进行的所述监测的结果，所述存储器的功耗不小于比所述子阈值高的阈值时，所述存储器控制器停止向所述存储器发布命令。9.根据权利要求7所述的存储器控制器，其中所述面向性能的调度方案是循环rr方案，并且所述面向qos的调度方案是先来先服务fcfs方案。10.根据权利要求6所述的存储器控制器，还包括：主机接口，从主机接收请求，与所述请求相对应的操作由所述调度器调度；命令生成器，生成与由所述调度器调度的操作相对应的命令；以及存储器接口，将由所述命令生成器生成的所述命令传送到所述存储器。11.一种用于操作存储器控制器的方法，所述方法包括：基于面向性能的调度方案调度要向存储器发布的命令；确定所述存储器的功耗不小于子阈值；
响应于所述确定，将所述调度方案切换到面向qos的调度方案；基于切换后的所述调度方案，调度要向所述存储器发布的所述命令。12.根据权利要求11所述的方法，还包括：确定所述存储器的所述功耗不小于比所述子阈值高的阈值；以及停止向所述存储器发布所述命令。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述面向性能的调度方案是循环rr方案，并且所述面向qos的调度方案是先来先服务fcfs方案。14.一种控制器的操作方法，所述操作方法包括：当存储器的功耗低于第一阈值时，基于循环rr方式调度要执行的操作，以及当所述功耗为所述第一阈值或更高时，基于先来先服务fcfs方式调度要执行的操作；以及当所述功耗不小于第二阈值时，中断向所述存储器提供根据所调度的操作的命令，所述第二阈值大于所述第一阈值。

技术总结

本公开的实施例涉及存储器系统、存储器控制器和存储器控制器的操作方法。存储器系统可以包括存储器以及存储器控制器，该存储器控制器被配置为：当存储器的功耗小于第一阈值时向存储器发布以第一方案调度的命令，并且当功耗不小于第一阈值且小于第二阈值时向存储器发布以第二方案调度的命令；并且当存储器的功耗不小于第二阈值时，停止向存储器发布命令。停止向存储器发布命令。停止向存储器发布命令。