[发明专利]数据存储装置和用于给数据存储装置分配数据的方法

说明书

数据存储装置具有用于存储数据值的数据阵列和用于存储标签值的标签阵列，标签阵列用于追踪哪些数据值被存储在数据阵列中。数据阵列的关联性大于标签阵列的关联性。这意味着与传统数据存储装置相比，在每个数据访问时需要访问更少的标签，降低了功率消耗。

技术领域

本发明涉及数据处理领域。更具体地，本发明涉及用于存储数据的数据存储装置和用于给数据存储装置分配数据的方法。

背景技术

数据处理装置可以具有用于存储数据的数据存储装置，例如缓存。对于诸如缓存之类的数据存储装置来说以“组相联(set-associative)”的方式被组织是相当常见的，这意味着与特定存储器地址相关联的数据值仅可以被存储在数据存储装置内有限的一组位置中，该组位置基于数据值的地址来被选择。为了记录哪些数据值被存储在哪个位置中，每个数据存储位置通常具有相应的用于存储标签值的标签存储位置，其中标签值指示数据存储位置中所存储的数据值的地址的一部分。当在数据存储装置中搜索由目标地址标识的数据值时，数据存储装置搜索与可以存储数据值的一组数据位置相对应的所有可能的标签位置，并且如果这些标签位置中的一个标签位置存储与目标地址相匹配的标签值，则数据值从该标签位置被访问。由于在数据存储装置中的数据条目和标签存储中的标签条目之间存在一对一的映射，因此一旦已经发现相应的标签则会很容易定位所需要的数据位置。

然而，搜索标签位置的集合消耗能量。本技术寻求提供比传统数据存储装置更节能的数据存储装置。

发明内容

从一方面看，本发明提供了一种用于存储数据的数据存储装置，包括：

数据阵列，该数据阵列包括用于存储数据值的多个数据条目；

标签阵列，该标签阵列包括用于存储标签值的多个标签条目，用于追踪哪些数据值被存储在数据阵列中；以及

控制电路，该控制电路被配置为控制数据值到所述数据阵列的分配和控制相应标签值到所述标签阵列的分配，以执行以下各项操作：

(a)将所述数据值分配到所述数据阵列的N个数据条目的相应数据组的所选择的数据条目，其中N是小于所述数据阵列的数据条目的总数的整数，所述相应数据组基于所述数据值的地址来被选择，其中所述数据值不能被分配给不在所述相应数据组中的数据条目；以及

(b)将所述相应标签值分配到所述标签阵列的M个标签条目的相应标签组的所选择的标签条目，其中M是整数并且M＜N，所述相应标签组基于所述数据值的所述地址来被选择，其中所述标签值不能被分配给不在所述相应标签组中的标签条目；以及

(c)在所述所选择的标签条目中存储指针，该指针标识所述相应数据组中的哪个数据条目是所述所选择的数据条目。

在传统的数据存储装置中，数据阵列的关联性与标签阵列的关联性相同。这意味着具有目标地址的数据值可以被分配给基于地址所选择的数据阵列的有限的一组数据条目中的一个数据条目。每个数据条目在标签阵列中具有相应的标签条目，并且因此与数据值相对应的标签值可以被存储在有限的一组标签条目中的一个标签条目中，其中标签组中的标签条目的数量与数据组中的数据条目的数量相同。为了定位数据阵列中的数据值，搜索与数据值的目标地址相对应的整个标签组是必要的。然而，针对任何给定的标签访问，最多仅有一个标签条目将匹配该目标地址，并且对该组中的其它标签条目的访问消耗功率并且增加访问时间。因此，就功率消耗和访问延迟而言，增加标签关联性是昂贵的。