基于WOM编码的PCM主存块管理策略的研究和实现

发布时间：2017-10-15 12:33

  本文关键词：基于WOM编码的PCM主存块管理策略的研究和实现

  更多相关文章： 相变存储器 写延迟 WOM编码 迁移策略 替换策略

【摘要】：随着多核计算机技术的发展和日益复杂的计算机应用的出现,对当前主存及系统提出了更高的要求。传统的DRAM主存存储介质存在很多弊端,DRAM具有较高功耗且不易扩展,这些弊端都导致DRAM不适于作为下一代的主存存储介质。新兴的存储介质中,相变存储器PCM,相比于ReRAM具有更小的读操作延迟,相比于STT-RAM,PCM具有更高的密度,而相对于传统DRAM,PCM具有更低的功耗和较好的可扩展性。但是PCM如果要成为主存,同样存在着很多挑战。其中PCM的写延迟相比于DRAM慢很多,据研究特定场景下,较大的PCM写延迟将导致性能降低50%以上。因此,较大的写延迟是PCM成为主存必须要解决的一个问题,只有解决了其写延迟的问题,才能考虑PCM作为主存存储介质的可能。PCM的写操作延迟具有不对称性的特点,SET操作比RESET操作的延迟要大的多。利用该特性,人们提出将WOM编码应用于PCM。基于WOM编码可以将对PCM的写过程转换为只包含RESET的写操作,从而降低PCM的写延迟。但是WOM编码的应用对PCM的容量损耗较大。因此本文提出了基于WOM编码PCM主存块管理策略,可以使用WOM编码并基于非对称写操作的特性降低PCM的写延迟,同时可以降低PCM容量的损耗。该策略将PCM分为两部分：Original-PCM和WOM-Buffer;Original-PCM和WOM-Buffer分别采用Original-Block和WOM-Block为粒度进行管理,通过16路组相联进行地址映射。只有容量有限的WOM-Buffer中的WOM-Block使用WOM编码,在程序执行过程中动态地将写密集的Original-Block迁移到WOM-Buffer,使写密集的主存块充分利用WOM编码特性降低PCM的写延迟。文中的策略主要包括：PCM主存块迁移策略、PCM主存块替换策略、WOM-row刷新策略和减轻迁移损耗策略。实验结果表明,该基于WOM编码的PCM主存块管理策略,可以保证PCM容量损耗较低的前提下,有效地降低PCM的写操作延迟。
【关键词】：相变存储器 写延迟 WOM编码 迁移策略 替换策略
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP333
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 研究现状12-13
• 1.3 本文的主要工作13-14
• 1.4 本文的组织结构14-15
• 第二章 PCM非对称写延迟研究15-21
• 2.1 PCM写延迟15-17
• 2.2 PreSET17-18
• 2.3 WOM编码18-20
• 2.4 本章小结20-21
• 第三章 基本概念和存储架构21-29
• 3.1 WOM编码架构21-23
• 3.2 PCM存储组织23-26
• 3.3 WOM表记录26-27
• 3.4 WOM-row状态27-28
• 3.5 本章小结28-29
• 第四章 策略和算法29-45
• 4.1 迁移策略29-32
• 4.2 替换策略32-37
• 4.3 刷新策略37-39
• 4.4 迁移损耗降低策略39-41
• 4.5 参数确定41-42
• 4.6 访存流程42-44
• 4.7 本章小结44-45
• 第五章 实验结果及分析45-52
• 5.1 实验环境45-46
• 5.2 硬件消耗46-47
• 5.3 操作延迟降低47-48
• 5.4 块粒度选择48-50
• 5.5 迁移消耗降低50
• 5.6 WOM-write覆盖率50-51
• 5.7 本章小结51-52
• 第六章 总结与展望52-54
• 6.1 总结52-53
• 6.2 展望53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59-60
• 攻读学位期间发表的学术论文目录60-61
• 攻读学位期间参与科研项目及获奖情况61-62
• 学位论文评阅及答辩情况表62

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本文编号：1037148