[发明专利]混合存储器类型混合高速缓存

说明书

技术领域

本公开一般涉及存储器高速缓存。更具体地，本公开涉及使用不同类型的存储器操作的存储器高速缓存线。

背景

与常规的随机存取存储器(RAM)芯片技术不同，在磁性RAM(MRAM)中，数据不是作为电荷来存储的，而是取而代之通过存储元件的磁极化来存储。这些存储元件是从由隧道层分开的两个铁磁层形成的。两个铁磁层中的一个(被称为固定层或者钉扎层)具有固定在特定方向的磁化。另一铁磁层(被称为自由层)具有可以被更改为当自由层的磁化与固定层磁化反向平行时表示“1”或者当自由层的磁化与固定层的磁化平行时表示“0”或者反之亦然的磁化方向。具有固定层、隧道层和自由层的一种此类器件是磁性隧道结(MTJ)。MTJ的电阻取决于自由层磁化和固定层磁化是彼此平行还是彼此反向平行。存储器设备(诸如MRAM)是从可个体寻址的MTJ的阵列构造的。

为了将数据写入常规MRAM，通过MTJ来施加超过临界切换电流的写电流。超过临界切换电流的写电流足以改变自由层的磁化方向。当写电流在第一方向上流动时，MTJ可被置于或者保持在第一状态，其中其自由层磁化方向和固定层磁化方向在平行取向上对齐。当写电流在与第一方向相反的第二方向上流动时，MTJ可被置于或者保持在第二状态，其中其自由层磁化和固定层磁化呈反向平行取向。

为了读取常规MRAM中的数据，读电流经由与用于将数据写入MTJ的电流路径相同的电流路径来流经该MTJ。如果MTJ的自由层和固定层的磁化彼此平行地取向，则MTJ所呈现的电阻不同于在自由层和固定层的磁化呈反向平行取向的情况下该MTJ所将呈现的电阻。在常规MRAM中，由MRAM的位单元中的MTJ的两个不同电阻定义两种相异的状态。这两个不同的电阻表示由该MTJ存储的逻辑“0”值和逻辑“1”值。

简要概述

根据本公开的一方面的混合高速缓存装置包括第一类型的存储器和第二类型的存储器。该混合高速缓存装置的第一高速缓存线包括第一类型的存储器中的第一存储器位置以及第二类型的存储器中的第二存储器位置。第一高速缓存线被配置成用于在高速缓存访问操作期间在访问第二存储器位置之前访问第一存储器位置。

本公开的另一方面包括一种用于访问混合高速缓存装置的方法。该方法包括：在第一高速缓存线的第一类型的存储器中存储被高速缓存的信息的第一部分，以及在第一高速缓存线的第二类型的存储器中存储被高速缓存的信息的第二部分。该方法还包括在高速缓存访问操作期间在访问被高速缓存的信息的第二部分之前访问被高速缓存的信息的第一部分。

根据本公开的另一方面的混合高速缓存设备包括用于在第一高速缓存线的静态随机存取存储器(SRAM)位置中存储被高速缓存的信息的第一部分的装置，以及用于在第一高速缓存线的电阻性随机存取存储器部分中存储被高速缓存的信息的第二部分的装置。该混合高速缓存设备还包括用于在高速缓存访问操作期间在访问被高速缓存的信息的第二部分之前访问被高速缓存的信息的第一部分的装置。

这已较宽泛地勾勒出本公开的特征和技术优势以便下面的详细描述可以被更好地理解。本公开的其他特征和优点将在下文描述。本领域技术人员应该领会，本公开可容易地被用作修改或设计用于实施与本公开相同的目的的其他结构的基础。本领域技术人员还应认识到，这样的等效构造并不脱离所附权利要求中所阐述的本公开的教导。被认为是本公开的特性的新颖特征在其组织和操作方法两方面连同进一步的目的和优点在结合附图来考虑以下描述时将被更好地理解。然而，要清楚理解的是，提供每一幅附图均仅用于解说和描述目的，且无意作为对本公开的限定的定义。

附图简述

为了更全面地理解本公开，现在结合附图参阅以下描述。

图1是电阻性存储器元件的示图。

图2是电阻性存储器设备以及用于编程和读取该电阻性设备的电路系统的示图。

图3是存储器宏的示图。

图4是现有技术SRAM高速缓存的示图。

图5A是SRAM高速缓存流水线时序图。

图5B是MRAM高速缓存流水线时序图。

图6是根据本公开的一方面的混合SRAM-MRAM高速缓存的示图。

图7是解说根据本公开的一方面的用于混合SRAM-MRAM高速缓存的高速缓存流水线时序图。

图8是根据本公开的一方面的混合SRAM-MRAM高速缓存的示图。

图9是解说根据本公开的一方面的用于混合SRAM-MRAM高速缓存的高速缓存流水线时序图。