用于高效存储和访问时空数据的存储器架构的制作方法

技术特征：
1.一种用于对多维数据进行存储器地址编码的计算机实现的方法，所述多维数据包括第一多维数据和第二多维数据，所述方法包括：对所述第一多维数据应用地址编码以获得用于所述第一多维数据的第一存储器地址；对所述第二多维数据应用所述地址编码以获得用于所述第二多维数据的第二存储器地址，其中所述第二多维数据是从所述第一多维数据通过将所述第一多维数据中与特定维度对应的相应数据增加一个单位来获得的；将所述第一多维数据存储在存储器中的所述第一存储器地址处；和将所述第二多维数据存储在所述存储器中的所述第二存储器地址处，其中，所述地址编码确保所述第二存储器地址和所述第一存储器地址之间的线性差独立于所述多维数据的任何维度的尺寸而有界。2.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一多维数据包括与第一维度对应的第一数据和与第二维度对应的第二数据，并且其中对所述第一多维数据应用所述地址编码以获得所述第一存储器地址包括：识别所述第一数据的第一位表示；识别所述第二数据的第二位表示；和对所述第一位表示和所述第二位表示进行交织以获得所述第一存储器地址。3.根据权利要求2所述的计算机实现的方法，其中对所述第一位表示和所述第二位表示进行交织包括：将包括所述第一位表示的最低有效位和所述第二位表示的最低有效位的第一位集合组合在一起；和将一个或多个附加的位集合附接到所述第一位集合的连续更高有效位位置中以获得所述第一存储器地址，其中每个附加的位集合包括来自所述第一数据和所述第二数据中的每一者的在相同位位置处的相应位。4.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述存储器是主存储器，所述方法还包括：接收访问所述第一多维数据的第一存储器访问请求；对所述第一多维数据应用所述地址编码以获得所述第一存储器地址；至少部分地基于所述第一存储器地址的至少一部分来确定所述第一多维数据没有存储在高速缓冲存储器中；从所述主存储器中检索包括所述第一多维数据的数据块；和将所述数据块存储在所述高速缓冲存储器中。5.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，还包括：接收访问所述第二多维数据的第二存储器访问请求；对所述第二多维数据应用所述地址编码以获得所述第二存储器地址；至少部分地基于所述第二存储器地址的至少一部分来确定所述第二多维数据存储在所述高速缓冲存储器中；和从所述高速缓冲存储器中检索所述第二多维数据，其中先前存储在所述高速缓冲存储器中的所述数据块还包括所述第二多维数据。6.根据权利要求4所述的计算机实现的方法，其中所述数据块在大小上与所述高速缓
冲存储器的最小缓存行对应，并且其中至少部分地基于所述地址编码，所述数据块还包括所述第二多维数据的概率大于百分之五十。7.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述地址编码确保所述第一存储器地址和所述第二存储器地址之间的线性差在2
(4k-1)
之内的概率为2
(-k)
，其中k≥1。8.根据权利要求1所述的计算机实现的方法，其中所述第一多维数据和所述第二多维数据表示时空数据。9.一种用于对多维数据进行存储器地址编码的系统，所述多维数据包括第一多维数据和第二多维数据，所述系统包括：至少一个处理器；和存储计算机可执行指令的至少一个存储器，其中所述至少一个处理器配置成访问所述至少一个处理器并执行所述计算机可执行指令以：对所述第一多维数据应用地址编码以获得用于所述第一多维数据的第一存储地址；对所述第二多维数据应用所述地址编码以获得用于所述第二多维数据的第二存储器地址，其中所述第二多维数据是从所述第一多维数据通过将所述第一多维数据中与特定维度对应的相应数据增加一个单位来获得的；将所述第一多维数据存储在存储器中的所述第一存储器地址处；和将所述第二多维数据存储在所述存储器中的所述第二存储器地址处，其中所述地址编码确保所述第二存储器地址和所述第一存储器地址之间的线性差独立于所述多维数据的任何维度的尺寸而有界。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第一多维数据包括与第一维度对应的第一数据和与第二维度对应的第二数据，并且其中所述至少一个处理器配置成通过执行所述计算机可执行指令以进行以下操作来对所述第一多维数据应用所述地址编码以获得第一存储器地址：识别所述第一数据的第一位表示；识别所述第二数据的第二位表示；和对所述第一位表示和所述第二位表示进行交织以获得所述第一存储器地址。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述至少一个处理器配置成通过执行所述计算机可执行指令以进行如下操作来对所述第一位表示和所述第二位表示进行交织：将包括所述第一位表示的最低有效位和所述第二位表示的最低有效位的第一位集合组合在一起；和将一个或多个附加的位集合附接到所述第一位集合的连续更高有效位位置中以获得所述第一存储器地址，其中每个附加的位集合包括来自所述第一数据和所述第二数据中的每一者的在相同位位置处的相应位。12.根据权利要求9所述的系统，其中所述存储器是主存储器，并且其中所述至少一个处理器还配置成执行所述计算机可执行指令以：接收访问所述第一多维数据的第一存储器访问请求；对所述第一多维数据应用所述地址编码以获得所述第一存储器地址；至少部分地基于所述第一存储器地址的至少一部分来确定所述第一多维数据没有存储在高速缓冲存储器中；
从所述主存储器中检索包括所述第一多维数据的数据块；和将所述数据块存储在所述高速缓冲存储器中。13.根据权利要求12所述的系统，其中所述至少一个处理器还配置成执行所述计算机可执行指令以：接收访问所述第二多维数据的第二存储器访问请求；对所述第二多维数据应用所述地址编码以获得所述第二存储器地址；至少部分地基于所述第二存储器地址的至少一部分来确定所述第二多维数据存储在所述高速缓冲存储器中；和从所述高速缓冲存储器中检索所述第二多维数据，其中先前存储在所述高速缓冲存储器中的所述数据块还包括所述第二多维数据。14.根据权利要求12所述的系统，其中所述数据块在大小上与所述高速缓冲存储器的最小缓存行对应，并且其中至少部分地基于所述地址编码，所述数据块还包括所述第二多维数据的概率大于百分之五十。15.根据权利要求9所述的系统，其中所述地址编码确保所述第一存储器地址和所述第二存储器地址之间的线性差在2
(4k-1)
之内的概率为2
(-k)
，其中k≥1。16.一种用于对多维数据进行存储器地址编码的计算机程序产品，所述多维数据包括第一多维数据和第二多维数据，所述计算机程序产品包括可由处理电路读取的非暂时性计算机可读介质，所述非暂时性计算机可读介质存储可由所述处理电路执行以使方法被执行的指令，所述方法包括：对所述第一多维数据应用地址编码以获得用于所述第一多维数据的第一存储器地址；对所述第二多维数据应用所述地址编码以获得用于所述第二多维数据的第二存储器地址，其中所述第二多维数据是从所述第一多维数据通过将所述第一多维数据中与特定维度对应的相应数据增加一个单位来获得的；将所述第一多维数据存储在存储器中的所述第一存储器地址处；和将所述第二多维数据存储在所述存储器中的所述第二存储器地址处，其中，所述地址编码确保所述第二存储器地址和所述第一存储器地址之间的线性差独立于所述多维数据的任何维度的尺寸而有界。17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述第一多维数据包括与第一维度对应的第一数据和与第二维度对应的第二数据，并且其中对所述第一多维数据应用所述地址编码以获得所述第一存储器地址包括：识别所述第一数据的第一位表示；识别所述第二数据的第二位表示；和对所述第一位表示和所述第二位表示进行交织以获得所述第一存储器地址。18.根据权利要求17所述的计算机程序产品，其中对所述第一位表示和所述第二位表示进行交织包括：将包括所述第一位表示的最低有效位和所述第二位表示的最低有效位的第一位集合组合在一起；和将一个或多个附加的位集合附接到所述第一位集合的连续更高有效位位置中以获得所述第一存储器地址，其中每个附加的位集合包括来自所述第一数据和所述第二数据中的
每一者的在相同位位置处的相应位。19.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中，所述存储器是主存储器，所述方法还包括：接收访问所述第一多维数据的第一存储器访问请求；对所述第一多维数据应用所述地址编码以获得所述第一存储器地址；至少部分地基于所述第一存储器地址的至少一部分来确定所述第一多维数据没有存储在高速缓冲存储器中；从所述主存储器中检索包括所述第一多维数据的数据块；和将所述数据块存储在所述高速缓冲存储器中。20.根据权利要求19所述的计算机程序产品，所述方法还包括：接收访问所述第二多维数据的第二存储器访问请求；对所述第二多维数据应用所述地址编码以获得所述第二存储器地址；至少部分地基于所述第二存储器地址的至少一部分来确定所述第二多维数据存储在所述高速缓冲存储器中；和从所述高速缓冲存储器中检索所述第二多维数据，其中先前存储在所述高速缓冲存储器中的所述数据块还包括所述第二多维数据。

技术总结
本文描述了用于以优化多维数据在线性数据存储器中的存储和访问的方式对此类数据进行存储器地址编码的系统、方法和非暂时性计算机可读介质。多维数据可以是包括两个或更多个空间维度和时间维度的时空数据。提供了一种改进的存储器架构，其包括将多维坐标作为输入并产生线性物理存储器地址的地址编码器。地址编码器对多维数据进行编码，使得在多维空间中彼此靠近的两个多维坐标将很可能彼此紧挨着存储在线性数据存储器中。以这种方式，主存储器访问的数量以及因此总体存储器访问延迟被减少，特别是对于沿任何给定维度移动的相应概率非常接近的真实世界应用而言。非常接近的真实世界应用而言。非常接近的真实世界应用而言。


技术研发人员：张钰勃 孟平凡
受保护的技术使用者：小马智行
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2022/8/26