特許 7194314 プロセッサの消費電力を削減するためのフラッシュとＲＡＭの割り当てのシステムと方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-13

(45)【発行日】2022-12-21

(54)【発明の名称】プロセッサの消費電力を削減するためのフラッシュとＲＡＭの割り当てのシステムと方法

(51)【国際特許分類】

   G06F 12/02 20060101AFI20221214BHJP

   G06F 12/06 20060101ALI20221214BHJP

   G06F 12/00 20060101ALI20221214BHJP

【ＦＩ】

G06F12/02 520A

G06F12/06 515K

G06F12/06 522B

G06F12/00 560B

G06F12/00 550E

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022516149

(86)(22)【出願日】2020-09-11

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-08-26

(86)【国際出願番号】 US2020050590

(87)【国際公開番号】W WO2021051025

(87)【国際公開日】2021-03-18

【審査請求日】2022-05-10

(31)【優先権主張番号】62/899,084

(32)【優先日】2019-09-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】16/992,098

(32)【優先日】2020-08-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】522096695

【氏名又は名称】レッドパイン シグナルズ インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100092624

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴田 準一

(74)【代理人】

【識別番号】100114018

【弁理士】

【氏名又は名称】南山 知広

(74)【代理人】

【識別番号】100153729

【弁理士】

【氏名又は名称】森本 有一

(72)【発明者】

【氏名】スッバ レディ カラム

(72)【発明者】

【氏名】パーサ サラシー ムラリ

(72)【発明者】

【氏名】ベンカタ シバ プラサド プラガム

(72)【発明者】

【氏名】アヌシャ ビヤニ

(72)【発明者】

【氏名】ベンカテシュ バンジャムリ

(72)【発明者】

【氏名】シャハブディン モハメッド

(72)【発明者】

【氏名】ラフル クマー グラム

(72)【発明者】

【氏名】アクヒル ソニ

【審査官】後藤 彰

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００９／０２８１０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５１４０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２５０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２９３４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３０００６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１４６２５６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ １２／００ － １２／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中央処理装置（ＣＰＵ）と、
ブートコード、固定コード、およびポータブルコードセグメントを含むフラッシュ読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、
一時的ＲＡＭメモリ用に割り当てられた領域、呼び出し可能関数用に割り当てられた領域、関数ポインタテーブル、および省電力コードを備えたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、を備え、
前記ＲＡＭ領域は、フラッシュＲＯＭポータブルコードセグメントからコピーされた少なくとも１つの関数を持つ呼び出し可能関数に割り当てられ、
前記関数ポインタテーブルは、前記フラッシュＲＯＭポータブルコードセグメント、または呼び出し可能関数に割り当てられた前記ＲＡＭ領域であって前記フラッシュＲＯＭポータブルコードセグメントからコピーされた少なくとも１つの関数を有する前記ＲＡＭ領域のいずれかへのポインタを含み、
前記省電力コードは、割り当て比率を形成するために、呼び出し可能関数に割り当てられた前記ＲＡＭ領域のサイズの合計ＲＡＭサイズに対する比率を定期的に調べるように前記ＣＰＵに指示し、
前記割り当て比率が第１のしきい値を超えている場合には、
フラッシュＲＯＭポータブルコードセグメントからコピーされた少なくとも１つのＲＡＭ領域呼び出し可能関数を識別し、
前記識別されたフラッシュＲＯＭポータブルコードセグメントをポイントするように、前記関数ポインタテーブル内の関連するポインタを更新し、
前記少なくとも１つのＲＡＭ領域呼び出し可能関数によって使用されている対応するＲＡＭ領域の割り当てを解除し、前記割り当て解除された対応するＲＡＭ領域を前記一時的ＲＡＭメモリに割り当て、
前記割り当て比率が第２のしきい値を下回っている場合には、
一時的ＲＡＭメモリのセグメントの割り当てを解除し、
一時的ＲＡＭメモリの前記割り当て解除されたセグメントをＲＡＭ呼び出し可能関数メモリの領域に割り当て、
少なくとも１つのポータブルコードセグメントを前記フラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭの前記呼び出し可能関数領域にコピーし、
前記フラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭの前記呼び出し可能関数領域にコピーされた前記ポータブルコードセグメントへ呼び出しが向くように、前記関数ポインタテーブル内のポインタを更新する、省電力プロセッサ。

【請求項2】

前記第１のしきい値が４０％から６０％の範囲内である、請求項１に記載の省電力プロセッサ。

【請求項3】

前記第２のしきい値が２０％から５０％の範囲内である、請求項１に記載の省電力プロセッサ。

【請求項4】

前記第１のしきい値または前記第２のしきい値が定期的に更新される、請求項１に記載の省電力プロセッサ。

【請求項5】

ポータブルコードモジュールを含むフラッシュ読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）に結合された中央処理装置（ＣＰＵ）で動作する方法であって、前記ＣＰＵはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）にも結合されており、
前記ＣＰＵは、フラッシュＲＯＭの領域からコードを実行し、実行可能な省電力コードをフラッシュＲＯＭの領域からＲＡＭの領域にコピーし、その後、前記ＣＰＵは前記省電力コードをＲＡＭの前記領域から実行し、
前記ＣＰＵは、ポータブルコードモジュールをフラッシュＲＯＭの領域からＲＡＭの領域にコピーし、
前記ＣＰＵは、各ポータブルコードモジュールをフラッシュＲＯＭの領域から実行するかＲＡＭの領域から実行するかを示すＲＡＭの領域内のポインタを初期化し、
前記ＣＰＵは、受信パケットと送信パケットのために、一時的ＲＡＭメモリを前記ＲＡＭ内に割り当て、
前記ＣＰＵは、ＲＡＭサイズ全体に対する使用中の前記一時的ＲＡＭメモリのサイズの比率を定期的に調べ、
前記比率が第１のしきい値より大きい場合には、
ポータブルコードモジュールに使用される前記ＲＡＭの領域の割り当てを解除し、前記フラッシュＲＯＭ内の対応するポータブルコードモジュールをポイントするように関連するポインタを更新し、前記割り当て解除されたポータブルコードモジュールに使用されたＲＡＭの領域を一時的ＲＡＭメモリに割り当て、
前記比率が第２のしきい値未満の場合には、
ポータブルコードモジュールにＲＡＭの領域を割り当て、ポータブルコードモジュールをＲＡＭの前記割り当てられた領域にコピーし、ＲＡＭの前記割り当てられた領域内の対応するポータブルコードモジュールをポイントするように前記ポインタを更新する、方法。

【請求項6】

前記第１のしきい値が４０％から６０％の範囲内である、請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第２のしきい値が２０％から４０％の範囲内である、請求項５に記載の方法。

【請求項8】

前記第２のしきい値が前記第１のしきい値よりも小さい、請求項５に記載の方法。

【請求項9】

前記ＲＡＭの領域が特別プールを含む、請求項５に記載の方法。

【請求項10】

前記特別プールが、制御パケットのためのパケットメモリ、またはＵｓｅｒ Ｄａｔａｇｒａｍ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＵＤＰ）パケットとして使用される、請求項９に記載の方法。

【請求項11】

ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、
フラッシュ読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、
前記ＲＡＭおよび前記フラッシュＲＯＭに結合された中央処理装置（ＣＰＵ）であって、ＣＰＵチップＲＯＭを有するＣＰＵと、を備え、
前記フラッシュＲＯＭは、
エントリポイントアドレスを持つ実行可能なポータブルコードモジュールと、
実行可能な固定コードモジュールと、
省電力コードを含むブートコードと、を含み、
前記ＲＡＭは、省電力コード領域、呼び出し可能ポータブルコードモジュール領域、関数ポインタテーブル領域、および一時的ＲＡＭメモリ領域を有し、
前記ＣＰＵは、前記ＣＰＵチップＲＯＭからブートコードを実行し、前記フラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭ内の前記省電力コード領域に省電力コードをコピーするように動作し、
前記ＣＰＵは、前記ＲＡＭ内のスペースを前記一時的ＲＡＭメモリ領域に割り当て、前記ＣＰＵは、前記フラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭの前記呼び出し可能ポータブルコードモジュール領域にポータブルコードモジュールセグメントをコピーし、前記ＣＰＵは、前記フラッシュＲＯＭ内のポータブルコードモジュールセグメントまたは前記ＲＡＭのポータブルコードモジュール領域内の対応するポータブルコードモジュールセグメントのいずれかにポイントするために前記関数ポインタテーブル領域を初期化するように動作し、
前記ＣＰＵは、ＲＡＭから前記省電力コードを実行するように動作し、
前記ＣＰＵは、前記関数ポインタテーブル内の対応するポインタに示されるよう、前記フラッシュＲＯＭまたは前記ＲＡＭの少なくとも１つから実行された前記ポータブルコードモジュールを実行するように動作し、
前記ＣＰＵは、省電力コードによって使用される一時的ＲＡＭメモリのサイズに、呼び出し可能ポータブルコードのサイズと、関数ポインタテーブルのサイズと、一時的ＲＡＭメモリのサイズとを加えたサイズを、ＲＡＭサイズ全体で除算した比率に基づいて、定期的に使用率を計算するように動作し、
前記ＣＰＵは、ＲＡＭから一時的ＲＡＭメモリの割り当てを解除し、前記割り当て解除された一時的ＲＡＭの少なくとも一部を前記ＲＡＭ内のポータブルコードモジュールに割り当て、前記対応するポータブルコードモジュールを前記フラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭにコピーし、前記使用率が第１のしきい値を下回ったときに、前記ＲＡＭ内の前記対応するポータブルコードモジュールをポイントするように前記関数ポインタテーブルを更新するように動作する、システム。

【請求項12】

前記ＣＰＵは、前記関数ポインタテーブルを、前記フラッシュＲＯＭ内の前記ポータブルコードモジュールを参照するように変更し、関連するポータブルコードモジュールを前記ＲＡＭから割り当て解除し、前記使用率が第２のしきい値を超えたときに、前記関連するポータブルコードモジュールメモリを前記一時的ＲＡＭメモリ領域に割り当てるように動作する、請求項１１に記載のシステム。

【請求項13】

前記第１のしきい値が４０％から６０％の範囲内である、請求項１１に記載のシステム。

【請求項14】

前記第２のしきい値が２０％から５０％の範囲内である、請求項１２に記載のシステム。

【請求項15】

前記ＣＰＵは、前記一時的ＲＡＭメモリを前記ＲＡＭから割り当て解除し、前記割り当て解除された一時的ＲＡＭメモリスペースの少なくとも一部を前記ＲＡＭ内の前記ポータブルコードモジュールに割り当て、前記対応するポータブルコードモジュールを前記フラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭにコピーし、前記使用率が第１のしきい値を下回った場合は、前記関数ポインタテーブル内のポインタが前記ＲＡＭ内の対応するポータブルコードモジュールをポイントするようにアップデートし、
前記ＣＰＵは、関数ポインタテーブル内のポインタを、前記フラッシュＲＯＭ内のポータブルコードモジュールを参照するように変更し、前記関連するポータブルコードモジュールを前記ＲＡＭから割り当て解除し、前記使用率が第２のしきい値を超えた場合は、前記関連するポータブルコードモジュールメモリを前記一時的ＲＡＭメモリに割り当て、
前記第１のしきい値が前記第２のしきい値よりも大きい、請求項１１に記載のシステム。

【請求項16】

ポータブルコードモジュールセグメント、固定実行可能コード、およびブートコードを含むように編成されたフラッシュメモリと、
前記フラッシュメモリ内の前記ポータブルコードモジュールセグメントまたは前記ＲＡＭ内の対応するコードモジュールセグメントへのポインタエントリと共に関数ポインタテーブルを含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、
中央処理装置（ＣＰＵ）が実行可能コード命令を実行して、前記ＲＡＭから実行される実行可能コードのサイズのＲＡＭサイズ全体に対する比率を測定することに基づいてコード使用率を決定するポインタ割り当てコントローラであって、現時点で前記フラッシュメモリから実行されている前記ＲＡＭから実行するための第１のポータブルコードモジュールと、現時点で前記ＲＡＭから実行されている前記フラッシュメモリから実行するための第２のポータブルコードモジュールとを識別するポインタ割り当てコントローラと、
前記ポインタ割り当てコントローラは、前記第２のポータブルコードモジュールに関連付けられた関数ポインタテーブルエントリを、前記関連付けられたフラッシュメモリポータブルコードモジュールをポイントするように変更し、前記第１のポータブルコードモジュールを前記フラッシュメモリから前記ＲＡＭの前記セグメントにコピーし、前記コード使用率がしきい値を下回った場合は、前記第１のポータブルコードモジュールに関連付けられた前記関数ポインタテーブルを前記ＲＡＭの関連セグメントをポイントするように変更する、
実行可能コード命令の動的割り当てのための装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２０１９年９月１１日に出願された米国仮特許出願６２／８９９０８４号の優先権を主張するものである。

【0002】

本発明は、概して、通信システムにおける電力消費を低減するための方法に関する。特に、本発明は、電力消費を最小化するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）内およびフラッシュメモリ内のデータの管理に関する。

【背景技術】

【0003】

マイクロコントローラやマイクロプロセッサには通常、一時データと実行可能命令を格納するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が設けられる。現在の低電力またはバッテリ駆動のモノのインターネット（ＩоＴ）と、中央処理装置（ＣＰＵ）を備えた組み込みシステムでは、最適な電力消費とより高いスループット性能との間にトレードオフが存在する。最適な電力消費とネットワークスループットを備えたＣＰＵの場合、ＲＡＭメモリには、送信および受信パケットキューのためのパケットバッファや、省電力の実行可能コードおよびデータメモリなど、動的または一時的なサイズ要件を持つデータ構造が含まれている必要がある。組み込みシステムオンチップ（ＳＯＣ）環境では、消費電力を削減するために、ＲＡＭは、上記の格納要件を満たす最小サイズになるように意図的に選択される。マイクロコントローラまたはマイクロプロセッサの消費電力は、ＲＡＭのシステムによる要求もしくは使用が少なくなると減少するため、通信アプリケーションのためのネットワークスループットなど、一時的ＲＡＭメモリの格納要件を必要とするタスクの性能を落とすことなく、消費電力をさらに削減することが望まれる。本発明の別の例では、フラッシュメモリまたはＲＡＭのいずれかからコードを実行する際の柔軟性を提供することが望まれるので、ソフトウェアプロセスの性能は、プロセッサ命令の実行のためのフラッシュ対ＲＡＭの動的割り当てによる電力消費の削減または性能の向上のために最適化される。さらに、ＲＡＭの使用に関連する消費電力を削減または最小化することが望まれる。

【0004】

本発明の第１の目的は、ＲＡＭに記憶されたデータの一時的な要件を有するシステムにおける電力消費を低減するための装置であり、当該装置は、ポータブルコードモジュールセグメント、固定実行可能コード、およびブートコードを含むように編成されたフラッシュメモリを有する装置である。

【0005】

本発明の第２の目的は、データがＲＡＭに格納される際の電力消費を低減するためのチップ上のプロセッサシステム（ＳＯＣ）のための方法であり、内部ＲＡＭと外部フラッシュＲＯＭに結合された中央処理装置（ＣＰＵ）を有するＳＯＣ上で動作する方法であって、
フラッシュメモリ内の実行可能コードを、ポータブルコードモジュールセグメント、固定コード、およびブートコードの少なくとも１つとして配置し、
前記ＣＰＵは、起動時に、省電力コードをＲＡＭに配置するチップＲＯＭからブートコードを実行し、ＲＡＭ内の関数ポインタテーブルを初期化して、特定のポータブルコードモジュールセグメントをフラッシュＲＯＭの場所から実行するかＲＡＭの場所から実行するかを表示し、前記省電力コードは、現在の一時的ＲＡＭメモリの使用率（パケットバッファ使用率など）を合計ＲＡＭサイズで割った使用率を定期的に決定することで、
前記使用率がしきい値を超えた場合、フラッシュＲＯＭ内の対応するポータブルコードモジュールをポイントするように関数ポインタテーブルエントリを更新し、その後、ＲＡＭからポータブルコードモジュールセグメントの割り当てを解除し、それらの割り当て解除されたセグメントをパケットバッファなどの一時的ＲＡＭに割り当て、
前記使用率がしきい値を下回った場合、ポータブルコードモジュールセグメントをＲＡＭに移動し、関数ポインタテーブルを更新して、ＲＡＭからポータブルコードモジュールセグメントを実行する、方法である。

【0006】

本発明の第３の目的は、実行可能コード命令の動的割り当てのための装置であって、
ポータブルコードモジュールセグメント、固定実行可能コード、およびブートコードを含むように編成されたフラッシュメモリと、
フラッシュメモリ内の前記コードモジュールセグメントまたはＲＡＭ内の対応するコードモジュールセグメントへのポインタエントリを含む関数ポインタテーブルを含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、
現時点でフラッシュメモリから実行されている第１のポータブルコードモジュールをＲＡＭから実行するために識別し、現時点でＲＡＭから実行されている第２目のポータブルコードモジュールをフラッシュから実行するために認識するコード使用率を、ＣＰＵ実行に基づいて決定するためのポインタ割り当てコントローラと、を備え、
前記ポインタ割り当てコントローラは、前記第２のポータブルコードモジュールに関連付けられた関数ポインタテーブルエントリを、前記関連付けられたフラッシュメモリポータブルコードモジュールをポイントするように変更し、前記第１のポータブルコードモジュールをフラッシュメモリからＲＡＭのセグメントにコピーし、前記第１のポータブルコードモジュールに関連付けられた前記関数ポインタテーブルを、ＲＡＭの前記関連セグメントをポイントするように変更する、装置である。

【0007】

本発明の第４の目的は、実行可能コード命令の動的割り当てのための装置であって、
ポータブルコードモジュールセグメント、固定実行可能コード、およびブートコードを含むように編成されたフラッシュメモリと、
フラッシュメモリ内の前記コードモジュールセグメントまたはＲＡＭ内の対応するコードモジュールセグメントへのポインタエントリを含む関数ポインタテーブルを含むランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、
現時点でＲＡＭから実行されているポータブルコードモジュールをフラッシュから実行するために認識するコード使用率を、ＣＰＵ実行に基づいて決定するためのポインタ割り当てプロセスと、
前記ポータブルコードモジュールに関連付けられた関数ポインタテーブルエントリを、前記関連付けられたフラッシュメモリポータブルコードモジュールをポイントするように変更するポインタ割り当てプロセスと、を備えた装置である。

【発明の概要】

【0008】

ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とフラッシュ読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を備え、消費電力を削減するシステムであって、
ＲＡＭおよびフラッシュＲＯＭに結合されたＣＰＵを有し、
前記フラッシュＲＯＭは、
エントリポイントアドレスを持つポータブルコードモジュールと、
固定コードモジュールと、
省電力コードを含むブートコードと、をそれぞれ備え、
前記ＲＡＭは、
省電力コード領域と、
呼び出し可能なポータブルコードモジュール領域と、
関数ポインタテーブル領域と、
パケットバッファなどの一時的ＲＡＭメモリ領域と、を備え、
電源投入の初期化時に、前記ＣＰＵはチップＲＯＭからブートコードを実行し、前記フラッシュメモリから前記ＲＡＭ省電力コード領域に省電力コードをコピーし、その後、ＲＡＭ内のスペースを前記一時的ＲＡＭメモリ領域に割り当て、ポータブルコードモジュールセグメントをフラッシュＲＯＭから前記ＲＡＭ呼び出し可能ポータブルコードモジュール領域にコピーし、フラッシュＲＯＭ内のポータブルコードモジュールセグメントまたはＲＡＭ内のポータブルコードモジュールセグメントのいずれかをポイントするように前記関数ポインタテーブル領域を初期化し、その後、前記関数ポインタテーブルに従って、フラッシュＲＯＭまたはＲＡＭにより実行されたポータブルコードモジュールを用いて、前記省電力コードを好ましくはＲＡＭから実行する。前記省電力コードは、ＲＡＭ全体に対する使用中の一時的ＲＡＭメモリのサイズの使用率を定期的に形成する。前記使用率が５０％などのしきい値を下回ると、前記省電力コードは一時的ＲＡＭメモリをＲＡＭから割り当て解除し、この一時的ＲＡＭメモリをＲＡＭ内のポータブルコードモジュールに割り当て、対応するポータブルコードモジュールをＲＯＭからＲＡＭにコピーし、ＲＡＭ内の前記対応するポータブルコードモジュールをポイントするように前記関数ポインタテーブルを更新する。前記使用率が５０％などのしきい値を超えると、前記省電力コードは前記関数ポインタテーブルを、フラッシュＲＯＭ内のポータブルコードモジュールを参照するように変更し、前記関連するポータブルコードモジュールをＲＡＭから割り当て解除して、この関連するポータブルコードモジュールを一時的ＲＡＭメモリの一部として割り当てる。

【0009】

本発明の他の実施形態は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とフラッシュ読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）を備え、消費電力を削減するシステムであって、
ＲＡＭおよびフラッシュＲＯＭに結合されたＣＰＵを有し、
前記フラッシュＲＯＭは、
エントリポイントアドレスを持つポータブルコードモジュールと、
固定コードモジュールと、
省電力コードを含むブートコードと、をそれぞれ備え、
前記ＲＡＭは、
省電力コード領域と、
呼び出し可能なポータブルコードモジュール領域と、
関数ポインタテーブル領域と、
パケットバッファなどの一時的ＲＡＭメモリ領域と、を備え、
電源投入の初期化時に、前記ＣＰＵはチップＲＯＭからブートコードを実行し、前記フラッシュメモリから前記ＲＡＭ省電力コード領域に省電力コードをコピーし、ＲＡＭから実行されるコード最適化プロセスを開始し、これにより、フラッシュＲＯＭから実行されるポータブルコードモジュールが、関連するしきい値よりも頻繁に呼び出されることが検出されると、前記ポータブルコードモジュールはＲＡＭのポータブルコード領域にコピーされ、ＲＡＭの前記ファンクションポインタテーブル領域は、前記ポータブルコードモジュールの関連付けられたエントリポイントで更新され、ＲＡＭから実行されるポータブルコードモジュールが関連付けられたしきい値よりも少ない頻度で呼び出されたことが検出されると、ＲＡＭのファンクションポインタテーブル領域が更新され、フラッシュＲＯＭ内の前記対応するポータブルコードモジュールをポイントする、システムである。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、外部フラッシュメモリを備えたプロセッサＳＯＣを示すブロック線図である。

【図2A-2C】図２Ａは、フラッシュメモリの割り当ての一例を示す図である。図２Ｂは、小さい数のパケットバッファを使用したランダムアクセスメモリの一例を示す図である。図２Ｃは、大きな数のパケットバッファを使用したランダムアクセスメモリの一例を示す図である。

【図3】図３は、本発明の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は、本発明のプロセスのブロック図を示し、図２Ａは、フラッシュメモリ１２０およびランダムアクセスメモリ１０８の例示的な空間割り当てを示している。本発明は、実行される関数がフラッシュＲＯＭまたはＲＡＭのどちらにあるかを示す関数ポインタテーブルを使用して、システムＲＡＭとフラッシュＲＯＭとの間で実行可能な関数を動的に割り当てるためのシステムおよび方法を提供する。本発明の実施例では、概して、一時的ＲＡＭメモリへのＲＡＭの割り当てが説明される。一時的ＲＡＭメモリの具体例としては、送信バッファと受信バッファを維持するネットワークデバイスのパケットバッファメモリが含まれ、これらは、受信バッファデータの読取り時と処理時には受信バッファでは不要であり、送信バッファのデータは、送信されたデータが確認され、再送信の必要がなくなった後は不要である。一時的ＲＡＭメモリは、メモリの割り当てと割り当て解除に使用されるものであってもよく、例えば、Ｃプログラミング言語では「ｍａｌｌｏｃ（）」や「ｆｒｅｅ（）」であり、もしくはＣ＋＋、Ｃ♯、Ｊａｖａ（登録商標）などのオブジェクト指向プログラミング言語では「ｎｅｗ」や「ｄｅｌｅｔｅ」である。ネットワークアプリケーションのための関数ポインタテーブルと一時的ＲＡＭメモリの割り当ては、アクティブに使用されているパケットバッファメモリが占めるＲＡＭの割合など、ネットワークスタック／アプリケーションメトリックに基づいて動的に実行されるものであってもよい。このようにして、ＲＡＭ１０８は、以下に示す使用率の関係に基づいて動的に共有される。

【0012】

１）ＲＡＭ２３０は一時的ＲＡＭメモリ（パケットバッファ２２８として示す）に使用され、パケットバッファはＴＣＰ送信バッファおよびＴＣＰ受信バッファなどの長い永続バッファを含み、送信バッファは受信ピアによる送信パケットの確認待ちに保持され、受信バッファは全ての順序どおりのパケットが送信ピアから受信されるまで保持される。ＵＤＰ送信バッファおよびＵＤＰ受信バッファ（関連付けられたピアによって確認されない）などの短い永続性バッファ、または即座に処理され得る制御フレームバッファは、短期間の永続性のために「特別なプール」の一部であってもよい。

【0013】

２）他の全てのＲＡＭ使用率は、省電力（動作）コードおよびデータ２２０に必要なＲＡＭ２３０、フラッシュメモリ２０２からコピーされた呼び出し可能関数２２４、および省電力コード２２０によって呼び出された特定の関数を呼び出し可能関数２２４領域もしくはポータブルコードモジュール２０２領域から実行する必要があるかどうかを示す関数ポインタテーブル２２６を含む。

【0014】

一般的な適用としては、一時的ＲＡＭメモリパケットバッファメモリなどの一時的ＲＡＭメモリ要件の増加によって、一時的ＲＡＭメモリへのＲＡＭ割り当てが増加し、この場合、パケットストレージ要件は、バーストで発生するネットワークトラフィックの性質と、ネットワークの状態によって決定される。例えば、一時的ＲＡＭメモリ送信バッファは、格納されている関連パケットが受信ステーションまたはアクセスポイント（ＡＰ）によって受信されたことが確認されるまで、割り当てが解除されない場合がある。一時的ＲＡＭメモリネットワークトラフィックの受信バッファは、ブロック確認応答のすべてのパケットが受信されるまで割り当て解除されないものであってもよく、または、受信バッファがＴＣＰ／ＩＰトラフィックに使用される場合、受信パケットは、順序どおりのパケットが送信されバッファが解放されるまで保持される。トラフィックのバーストが大きい場合、または送信パケットバッファもしくは受信パケットバッファの要件が増加した場合は、パケットバッファのＲＡＭ要件を増やす必要がある。逆に、ネットワークが穏やかな場合、ＲＡＭ要件は、フラッシュＲＯＭからコピーされたポータブルコードモジュールセグメント間のＲＡＭの割り当てを管理する「省電力コード２２０」として示された運用コードを格納するために必要な最小値に低下する。さらに、処理および転送のスループットの高いトラフィックがある場合、ＣＰＵは省電力モードに入る機会が少なくなる。

【0015】

省電力装置と方法の一例を図１に示す。プロセッサシステムオンチップ（ＳＯＣ）１００は、例えばシリアルペリフェラルインタフェース（ＳＰＩ）バスによってフラッシュ読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）１２０に接続するインタフェース１１８と、ホストインタフェース１１２を動作可能とするインタフェース１１０とを含むものであってもよく、これらは共にＣＰＵ１０６に接続される。ＣＰＵ１０６は、ＲＡＭ１０８に結合され、オプションで、起動のための基本的な命令を含むチップブートロム１０４、ならびにＣＰＵレジスタ１０２にも結合される。他の関数は、通常、プロセッサ１００内に存在し、これらは例示の目的でのみ示される。省電力方法は次のように動作する。

【0016】

１）起動および初期化時に、デバイスは、基本インタフェース１１０および１１８の初期化を実行するチップブートロム１０４から起動され、ＲＡＭ１０８にコピーされたフラッシュＲＯＭ１２０のブートコードセクションから起動コードを検索し、その後、ＣＰＵは、省電力コードをＲＡＭから直接実行する。フラッシュＲＯＭ１２０の構成は図２Ａの２０８に示され、ＲＡＭ１０８の構成は初期化後または軽度のワイヤレストラフィック中については図２Ｂの２３０に示され、また、一時的ＲＡＭメモリの要求時、すなわち、追加のパケットバッファの割り当て、フラッシュＲＯＭ１２０から直接実行するためのポータブルコードモジュールの割り当て解除、またはその他の一時的ＲＡＭメモリ要件を必要とする重度のワイヤレストラフィック中については図２Ｃに示されている。ブートコード２０６は、通常はＲＡＭ２３０／２３１のセグメント２２０に最初にコピーされて、その後実行される省電力コードを含むものであってもよく、省電力コードは、ＲＡＭ２２４にコピーされたフラッシュＲＯＭ１２０の関連するポータブルコードモジュール２０２へのポインタを含むように初期化される関数ポインタテーブル２２６にそれぞれ向けられた様々な関数への呼び出しを含む。あるいは、省電力コードはフラッシュＲＯＭ１２０から実行され、ＲＡＭ１０８またはフラッシュＲＯＭ１２０のいずれかに配置されたポータブルコードモジュールのために関数ポインタテーブル２２６を使用するものであってもよい。まず、図２Ｂに示されるように、パケットバッファ２２８の使用率が非常に小さいときは、パケットバッファ２２８のサイズは非常に小さいものであってもよく、未使用のスペースは、図２Ｂのポータブルコードモジュール２２４としてＲＡＭにコピーされたポータブルコードモジュール２０２で満たされるものであってもよく、関数ポインタテーブル２２６は、省電力コードからの関数呼び出しを、ＲＡＭ１０８にコピーされたポータブルコードモジュール２２４に向けるように更新される。このようにして、ＲＡＭ１０８から実行されるポータブルコードモジュールは、フラッシュＲＯＭ１２０から実行される場合よりもはるかに速く実行され、それにより、より高い性能を提供する。パケットバッファが着信受信パケットとして割り当てられ、発信送信パケットがパケットバッファ領域２２８に格納される一時的ＲＡＭメモリ要件の場合、ＲＡＭパケットバッファ割り当てサイズ２２８は、図２Ｃに示されるように増大し、以前にＲＡＭ１０８から実行されたポータブルコードモジュール２２４は、パケットバッファ２２８の使用のために割り当て解除および再割り当てされ、関数ポインタテーブル２２６は、パケットバッファ２２８に必要なＲＡＭの割合に基づいて、関連するフラッシュメモリ２０８ポータブルコードモジュール関数をポイントするように書き直されたポータブルコードモジュールへの参照をポイントする。

【0017】

省電力コード２２０は、利用可能な割り当て可能なＲＡＭ２３６と比較したパケットバッファ２２８の使用率と割り当てを監視し、割り当て可能なＲＡＭ２３６に対するパケットバッファ２２８の使用率などの一時的ＲＡＭメモリの需要の比率が、ネットワークスループットのために、ＲＡＭ使用率の５０％などの第１のしきい値を超えた場合、１つまたは複数のポータブルコードモジュールセグメントがＲＡＭから割り当て解除されることによってＲＡＭ呼び出し可能関数スペース２２４が段階的に減少し、対応するコードセグメントそれぞれの関数ポインタテーブル２２６エントリが、割り当て解除前にフラッシュＲＯＭ２０８をポイントするように更新されるため、コードの実行が中断されない。割り当て解除は、まず関数ポインタテーブル２２６に更新された関数ポインタを書き込み、次にＲＡＭからの不完全なコード実行が完了するまで一定時間待機するか、もしくは関連するルーチンに読み取り可能フラグを設定させることによって実行を開始し、またフラグをクリアして実行完了する。その後、割り当て解除されたポータブルコードモジュールによって以前に使用されたＲＡＭは、パケットバッファ２２８のサイズを増加させるために再割り当てされる。

【0018】

逆に、利用可能な割り当て可能な合計ＲＡＭ２３６に対するＲＡＭパケットバッファ割り当て２２８の比率が４０％などの第２のしきい値を下回り、未使用のパケットバッファＲＡＭが再割り当てに利用可能である場合、ポータブルコードモジュールセグメント２０２はＲＯＭ２０２からコピーされ、ＲＡＭ２２４の割り当て解除されたパケットバッファ領域に書き込まれ、それぞれの関連するポータブルコードモジュール呼び出しの関数ポインタテーブル２２６エントリは、フラッシュメモリ２０８のアドレスから関連する呼び出し可能関数２２４のＲＡＭ２３０のアドレスへのポータブルコードモジュールへの呼び出しをポイントするように更新される。省電力コード２２０は、最適には連続したコードブロックであるが、フラッシュＲＯＭ２０２からコピーされたポータブルコードモジュールセグメントはサイズが小さく、また各ポータブルコードセグメントは、関数ポインタテーブル２２６に独自のポインタを持っているため、他のポータブルコードモジュールセグメントからＲＡＭの非連続位置に配置できる。

【0019】

本発明の一例では、呼び出し可能関数２２４は、図２に示されるように、パケットバッファ２２８とは別の１ブロックのＲＡＭであるが、本発明の別の例では、パケットバッファ２２８は、隣接するＲＡＭ空間にあるか、または呼び出し可能な関数２２４によって割り当てられた空間と結合した連結リストを備える。この例では、パケットバッファのサイズは、連結リストの記述子（それぞれが始点ノード、次ノード、およびサイズを備えていてもよい）によって決定され、呼び出し可能な関数の割り当て領域は、関数ポインタテーブル２２６の一部であるか、または関数ポインタテーブル２２６とは別であってもよい個別の割り当てテーブルに保持されるものであってもよい。

【0020】

本発明の一例では、ＲＡＭ割り当ての方法は、図３に概説される一連のステップとして動作し、パケットバッファの例として示されているが、実行可能コード用もしくは動的データ用である一時的ＲＡＭメモリ要件を有する他のアプリケーションに一般化されるものであってもよい。ステップ３０２で、ＣＰＵはチップブートロム１２０から起動し、省電力コードをフラッシュＲＯＭ１２０からＲＡＭ１０８にコピーし、ＲＡＭ１０８の関数ポインタテーブル２２６を初期化し、ＲＡＭ１０８から省電力コード２２０を実行する。ステップ３０２におけるＲＡＭ内の一時的ＲＡＭメモリプール２２８（パケットバッファプール２２８など）およびポータブルコードモジュール２２４のためのＲＡＭの初期割り当ては、それぞれ、７０％および３０％のオーダーとなり得る。

【0021】

ステップ３０３において、新しい受信パケットが到着したとき、または送信される新しいパケットが作成されたときなど、新しく増加した一時的ＲＡＭメモリが必要になると、パケットバッファ割り当て要求は追加のパケットバッファサイズ２２８を作成し、逆に、送信パケットが送信されて確認され、または受信されたパケットが処理のために削除されると、パケットバッファの割り当てが解除される。

【0022】

ステップ３０４は、合計ＲＡＭに対するパケットバッファの比率が６０％などの第１のしきい値を超えているかどうかを決定するためにテストし、もし超えていた場合、ステップ３０６が実行され、関数ポインタテーブル２２６が更新されて、関連するポータブルコードモジュールセグメントをフラッシュメモリ２０２内のコードセグメントコードに向け、関連する呼び出し可能関数のためのＲＡＭ２２４は割り当て解除され、解放された前記ＲＡＭはパケットバッファＲＡＭ２２８に割り当てられる。本発明の代替の実施形態では、一時的ＲＡＭメモリ割り当て要求が、制御パケット、管理パケット、またはＵＤＰパケットのためにパケットメモリによって使用される場合、制御パケット、管理パケット、およびＵＤＰパケットには、確認や保存の必要がなく、省電力コードの処理に渡されるだけであるため、永続メモリ要件が短いことから、必要な一時的ＲＡＭメモリパケットバッファＲＡＭは、特別な一時的ＲＡＭ領域（図示されないが、２３０の一部）から割り当てられる。パケットバッファメモリ割り当て要求などの一時的ＲＡＭメモリ割り当てがＴＣＰデータパケットに対するものである場合、メモリ割り当てはパケットバッファメモリプール２２８からとなり、本発明の代替の実施形態では、追加の一時的ＲＡＭメモリパケットバッファＲＡＭ２２８が利用できない場合、パケットバッファ要求は、ＲＡＭ１０８の特別なメモリプール（図示せず）から割り当てられるものであってもよい。追加の一時的ＲＡＭメモリパケットバッファＲＡＭ２２８の割り当てと、ＲＡＭから実行可能なポータブルコードモジュールＲＡＭ２２４の減少は、図２Ｂの２３０から図２Ｃの２３１への移行として示される。

【0023】

ステップ３０８は、利用可能な割り当て可能なＲＡＭ２３６の合計に対する一時的ＲＡＭメモリ２２８またはパケットバッファ２２８のサイズの比率が５０％などの第２のしきい値を下回るかどうかをテストし、その場合、省電力コードは、ポータブルコードモジュールセグメント２０２をフラッシュＲＯＭ２０８からＲＡＭ内の呼び出し可能な関数２２４に段階的にコピーし、関数ポインタテーブル２２６を更新して、これらの関数への呼び出しが関連するＲＡＭの場所から実行されるようにする。ステップ３１０は、図２Ｃから図２Ｂへのメモリ割り当ての変化を示す。一時的ＲＡＭメモリパケットバッファの割り当て解除とポータブル呼び出し可能関数としての再割り当て、およびＲＯＭからＲＡＭへの関数のコピーが完了した後、関数ポインタテーブル２２６が更新される。

【0024】

ステップ３１０の後、ステップ３０３の割り当ておよび割り当て解除がステップ３０６および３１０で以前に実行され完了した場合は、プロセスは、それぞれの反復により任意の遅れを伴いながら、ステップ３０３、またはステップ３０４を繰り返す。このようにして、ＲＡＭ１０８のサイズは、パケットバッファと関数ポインタテーブルおよび省電力コードをサポートするために必要な最小値に縮小されるものとなり、それにより、静的ＲＡＭ割り当てを維持するか、またはＲＯＭもしくはフラッシュから排他的にコードモジュールを実行するといった従来技術の方法よりも電力を節約するものとなる。

【0025】

提示された例は例示的なものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。第１および第２のしきい値は、ｘの桁によって変化する可能性があり、その結果、しきい値は、公称サイズｘよりも桁違いに大きい（１０倍）または小さい（１０分の１）範囲内であってもよい。あるいは、しきい値は、与えられたおおよその公称サイズ、おおよそ４倍または４分の１の範囲であってもよい。本発明の一例では、第１のしきい値は４０％から６０％の範囲にあり、第２のしきい値は２０％から４０％の範囲にある。本発明の別の例では、第２のしきい値は第１のしきい値よりも小さい。

【図1】

【図2A-2C】

【図3】