CN1826590A - 高速缓存集成装置、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种装置，以及系统、方法和产品，可以在执行操作系统高速缓存驱动器之前记录下由非易失性高速缓存所高速缓存的对某一存储器进行的一次写操作的地址。

Description

高速缓存集成装置、系统和方法
技术领域
在此描述的各个实施例一般涉及用来保持存储在存储器内包括高速缓存数据在内的集成数据的装置、系统和方法。
背景技术
计算机存储器高速缓存可以使用易失性或非易失性的存储器来操作。当使用易失性存储器时，高速缓存策略通常包括(即因为高速缓存状态在每次导入期间重置)在相关的高速缓存驱动器软件访问该高速缓存之前清除该高速缓存的机制。对高速缓存介质访问请求的提出要先于驱动器软件的载入和执行，这样就防止了对高速缓存数据的污染。
虽然在高速缓存内使用非易失性存储器会更为有利(例如可以在系统停机或掉电的期间保持高速缓存状态)，但是会引发实现的问题。例如，要是与存储在非易失性高速缓存内数据相关的写请求先于高速缓存驱动器载入，一旦驱动器导入，就可能导致数据讹误。在驱动器开始执行之后使非易失性高速缓存无效的方法可以避免数据讹误，但是持续高速缓存数据状态的优势也就此丧失。
附图说明
图1是根据各实施例的装置、系统和产品的框图。
图2是根据各实施例示出的若干方法的流程图。
具体实施方式
在随后各实施例的详细描述中可参考组成本说明的附图，其中以说明而非限制的形式示出可实践发明主题的特定实施例。对示出的实施例做出足够详尽的解释使得本领域普通技术人员能够实践在此公开的教示内容。可也利用和从中导出其他的实施例，致使结构和逻辑上的代替和改变不背离本发明的范围。因此如下的描述并非出于限制性的意义，而且各实施例的范围仅由所附权利要求连同全范围授于权力要求的等效物来限定。
在某些实施例中，可通过创建设备选项只读存储器(ROM或OROM)，或通过修改相关的计算机基本输入输出系统(BIOS)以俘获与磁盘访问请求相关的软件中断(例如，Intelx86兼容机的BIOS Int13h接口)来实现非易失性高速缓存。可用此方式检测磁盘写活动，并且可将相关地址存储在用于所有修改数据地址的日志(例如逻辑块地址或LBA)中。此“写入日志”可以连同高速缓存本身存储在非易失性介质中。如果该写入日志在载入操作系统(OS)驱动器(例如该OS的存储子系统驱动器)之前没有足够的空间来记录所有的磁盘写活动，就会设置一个标记来指示超限情况。该标记可以包括在所述日志中，或存储在其他可以是易失性或非易失性的存储器中。
一旦该OS的存储子系统驱动器载入，它们会询问所述写入日志并且失效或更新高速缓存内任何已改变的数据由写入日志指示。如果设置了写入日志超限标记，那么该驱动器会根据当前可用的磁盘数据更新高速缓存内的所有数据或者使全部高速缓存数据失效，因为磁盘将一直保有存储数据的正确版本，从而不会发生数据丢失。在驱动器成功清除了写入日志内与地址相关的所有数据之后，该日志可被清空至空状态。如果高速缓存策略许可沾污数据(即回写策略)，那么选项只读存储器(OROM)就在允许系统导入之前清除所有沾污数据。
图1是根据各实施例的装置100、系统110和产品112的框图。装置100可包括可以是易失性或非易失性的高速缓存114和存储器118。同样可以是易失性或非易失性的存储器118可用来存储一个或更多的地址122，这些地址122与先于载入和/或执行OS高速缓存驱动器(未示出)出现的(由高速缓存114高速缓存的)对另一个存储器130的写操作相关联。所述地址122能以日志的形式存储在存储器118内。
如果中断被俘获以检测写操作(例如BIOS Int13h中断)，那么装置100还可包括中断模块134用于接收与对存储器130的写操作相关的中断请求136。地址122可以是，例如LBA并且中断请求136可以是可能包括了BIOS Int13h中断或与之相关的硬件中断请求或软件中断请求。
存储器114和130可以包含多种存储器，包括随机存取存储器(RAM)、聚合体铁电RAM(PFRAM)、各种可编程只读存储器(PROM)、磁盘或光盘等等。如果存储器118由于记录地址122的数量大于该日志设定尺寸而超限，那么将设置支具138指示该超限情况。
对本申请来说，如果在当电源被移除以及再应用至其他相关处理器时通常存储其内的内容未加保持，那么该存储器就是易失性存储器。非易失性存储器是即使在对相关处理器的供电处于循环状态时仍可在所选时间范围内(例如几秒或更多时间)保持内容的任何种类的存储器。非易失性存储器包括，例如电池支持RAM、由闪存支持的RAM以及电池支持RAM加上包括磁盘的其他种类非易失性存储装置。
其他的实施例也是可以的。例如系统110可以包含如上所述的装置100，并结合其他元件。在一个实施例中，系统110可以包括耦合到装置100的处理器140。磁盘驱动器141(通常包括某种形式的非易失性存储器)以及耦合到处理器140的显示器144。显示器144可用于显示图形用户界面(GUI)148。
系统110可包括中断模块134用于接收与对存储器130的写操作相关的中断请求136。模块134可包括在设备选项存储器152内，或者可以作为BIOS模块156的一部分得以实现。如前所述，存储器118可以是易失性的或非易失性的，并且可用于存储日志，该日志具有与对存储器130的写操作相关的一个或多个地址122。
装置100、系统110、产品112、高速缓存114、存储器118、地址122、存储器130、中断模块134、中断请求136、标记138、处理器140、磁盘驱动器141、显示器144、GUI 148、设备选项存储器152和BIOS模块156在此都可具有“模块”的特征。装置100、系统110、产品112的结构所期望的并适用于各实施例特定实现的这些模块可以包括硬件电路和/或一个或更多的处理器和/或存储器电路、包括对象和对象结合的软件程序模块和/或固件以及它们的组合。
应该理解的是，各实施例中的装置和系统除了用于计算机以及其他包括显示器和图形用户界面的系统之外还有其他的应用，这样各实施例就可不受限制。对装置100和系统110的说明意欲提供对各实施例结构的大致理解，并且它们并非作为对所有元件以及可能会利用在此描述的结构装置和系统特性作出完全描述。
这些应用可包括各实施例的新型装置和系统，它们包括在高速计算机上使用的电子电路、通信及信号处理电路、调制解调器、处理器模块、嵌入式处理器以及包括多层、多芯片模块的专用模块。这些装置和系统还可作为子组件包括在诸如电视机、蜂窝电话、个人计算机、工作站、无线电、视频播放器、运载工具之类的各电子系统内。还可实现许多不同的实施例。
例如，图2是根据各实施例示出了若干方法的流程图。方法211能够(可选地)在框213处以硬件初始化开始(例如对处理器上电)，并且在框215处俘获包括硬中断或软中断请求的中断请求。
随后方法211行进到框217，在其中检测由易失性或非易失性高速缓存所高速缓存的对存储器的写操作，并且随后在框221处先于载入和/或执行操作系统高速缓存驱动器的情况下记录写操作的地址。这样，在框215处对写操作的检测可包括俘获框213处的中断请求。该活动随后是在框223处发出对存储器的一次写入。
在框221处对写操作地址的记录可包括框225处在日志内记录地址(该日志可存储在易失性或非易失性存储器中，包括由至少一个随机存取存储器(RAM)组成的存储器、包括静态(SRAM)、动态RAM(DRAM)、闪存、聚合体铁电RAM(PFRAM))。
因为日志的大小通常有限，所以对多个地址的写操作的记录大于该日志大小的时可能会出现超限。如果在框231处确定日志超限，那么该方法211可包括在框235处设置标记来指示日志的超限。此外，本方法可行进到框223处发出对存储器的一次写入，并且在框239处确定OS高速缓存驱动器是否被载入和/或执行。如果尚未载入和/或执行该驱动器，那么就在框215处检测对高速缓存存储器的其他写操作。否则，本方法就行进到框245。
本方法在框245处还包括修改对应于写操作地址的数据。如果在框249处确定不设置日志超限标记，那么修改对应于写操作地址的数据可以包括在框255处更新对应于写操作地址的数据。如果在框249处确定设置日志超限标记，那么修改对应于写操作地址的数据可以包括在框259处使对应于写操作地址的数据失效，其中还包括如果设置该标记就使高速缓存也失效。此外，高速缓存内的所有数据可以在框259处更新。
应该认识到在此描述的方法无需以描述的顺序或任何特定的顺序来执行。此外，对于在此确定的方法所描述的各种活动能够以串行或并行的方式执行。包括参数、命令、操作数和其他数据的信息可以一种或更多载波的形式予以发送和接收。
一旦阅读和理解了本发明的内容，本领域普通技术人员将会理解可从基于计算机的系统内的计算机可读介质中启动软件程序的方式来执行由软件程序定义的功能。本领域普通技术人员还能理解可以使用各种编程语言来创建用于实现并执行本发明方法的一个或更多的软件程序。可使用诸如Jave、Smalltalk或C++之类的面向对象的语言将这些程序使架构成面向对象的格式。此外，可使用诸如COBOL、汇编或C之类的过程语言将这些程序架构成面向过程的格式。这些软件组分还可使用本领域普通技术人员所周知的任何种类的机制来实现通信，这些机制包括应用程序接口或者包括远程过程呼叫的进程间通信技术。对本发明各实施例的教示内容不限于包括超文本标记语言(HTML)以及可扩展标记语言(XML)在内的任何特定的编程语言或环境。
图1还根据各实施例示出了包括机器可访问介质在内的产品112。这样明显可知另一其他实施例也可包括产品112，诸如计算机、存储器系统、磁盘或光盘、其他存储设备和/或包括诸如具有相关数据162(例如计算机程序指令)的存储器130(例如包括电的、光学的或电磁的导体的存储器)之类的计算机可访问介质的任何种类的地址设备或系统。当访问这些数据162时，会导致机器执行诸如在执行操作系统高速缓存驱动器之前，记录下由非易失性高速缓存所高速缓存的对某一存储器进行的一次写操作地址的动作，其中可包括在日志内记录写操作的地址。
日志可以包括在易失性或非易失性存储器内。如果该日志超限，那么该机器就设置标记指示超限情况。如果设置了标记，该机器可以使得高速缓存失效或者更新高速缓存内的所有数据。
因为在系统停机或掉电期间能够保持高速缓存的状态，使用非易失性高速缓存的能力可以增加计算机系统操作的通用性。这样，先于载入高速缓存驱动器出现而记录下对与存储在非易失性高速缓存内数据相关联的写请求就可以在驱动器开始执行之后防止数据沾污，从而无需使高速缓存数据失效。
虽然在此示出并描述了特定的实施例，但是应该认识经计算完成相同目的的任何安排都可代替示出的特定实施例。本发明意欲覆盖本发明各实施例的任何及全部的改编和变化。也应理解以上描述是以说明而非限制性的方式作出的。上述实施例的组合以及其他未在此特定描述的实施例在本领域普通技术人员阅读以上描述后也将变得显而易见。
需要强调的是，将按照37C.F.R.§1.72(b)提供本发明的摘要，这就要求该摘要将使得读者快速得知公开技术的特性。应该理解摘要不用于解释或限制权利要求的范围或意义。此外在前述的详尽说明中会发现，各种特征被组合在一个实施例中，以使揭示内容更为流畅。本发明的方法不被解释为反映一种意图即，本发明声明的实施例要求比每个权利要求所清楚地阐述的特性更多。此外，正如随后的权利要求所反映的，本发明的主题处于比单个公开实施例的所有特性为少的状态。这样在每个权项都作为一个单独的较佳实施例的情况下，所附的权利要求据此并入详尽的说明书中。

Claims (23)

1.一种方法，该方法包括：
在执行操作系统高速缓存驱动器之前，记录下由非易失性高速缓存所高速缓存的对某一存储器进行的写操作的地址。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，记录写操作的地址还包括：
在日志内记录该地址。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，日志存储在包括静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、闪存和聚合物铁电RAM(PFRAM)中至少一个的存储器内。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，本方法还包括：
检测写操作。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，检测写操作还包括：
俘获中断请求。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，本方法还包括：
修改对应于写操作地址的数据。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，修改对应于写操作地址的数据还包括：
更新对应于写操作地址的数据。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，修改对应于写操作地址的数据还包括：
使对应于写操作地址的数据失效。
9.一种包括具有相关数据的机器可访问介质的产品，其中的数据被访问时导致机器执行：
在执行操作系统高速缓存驱动器之前，记录下由非易失性高速缓存所高速缓存的对某一存储器的写操作的地址。
10.如权利要求9所述的产品，其特征在于，数据被访问时导致机器执行：
在日志内记录写操作地址。
11.如权利要求10所述的产品，其特征在于，日志被包括在非易失性存储器内。
12.如权利要求10所述的产品，其特征在于，数据被访问时导致机器执行：
设置标记用来指示日志的超限。
13.如权利要求12所述的产品，其特征在于，数据被访问时导致机器执行：
如果设置标记就使非易失性高速缓存失效。
14.一种装置，该装置包括：
非易失性高速缓存；以及
在引导操作系统高速缓存驱动器之前，存储由非易失性高速缓存所高速缓存的与对某一存储器的一次写操作相关联的地址的存储器。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述地址是逻辑块地址。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述存储器包括非易失性存储器。
17.如权利要求14所述的装置，其特征在于，本装置还包括：
接收与写操作相关的中断请求的模块。
18.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述中断请求是基本输入输出系统Int 13h请求。
19.一种系统，该系统包括：
非易失性高速缓存；
在引导操作系统高速缓存驱动器之前，存储由非易失性高速缓存所高速缓存的与对某一存储器的一次写操作相关联的地址的存储器；
耦合到存储器的处理器；以及
耦合到处理器的显示器。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，该系统还包括：
接收与写操作相关的中断请求的模块。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述模块包括在设备选项存储器内。
22.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述模块包括在基本输入输出系统内。
23.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述存储器包括用于存储日志的非易失性存储器，该日志包括包含了写操作地址的多个存储器地址。
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