基于相变存储器电流约束下片内并行写入操作研究

发布时间：2017-11-10 04:28

  本文关键词：基于相变存储器电流约束下片内并行写入操作研究

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【摘要】：随着计算机技术的发展,处理器和存储器作为计算机组成的主要部件,相关技术指标得到了极大的提高与改善。由于器件自身特点的局限性,目前所广泛使用的主存储器在访问速度上严重落后于处理器,“存储墙”问题已经相当突出,亟待解决；同时,主存器件的集成度已经接近目前工艺的极限,所带来的单位面积能耗、散热问题已日益突出,成为制约计算机系统性能整体提高的主要瓶颈。作DRAM被作为主存所使用,应用范围非常广泛。DRAM设计技术发展到今天,其各项性能指标大幅提高的可能性已经非常小,所固有的一些架构及使用材料特性制约着能耗等问题的解决。如何解决主存所面临的困局,是目前研究人员关注的重点之一。在各类计算机系统中,特别是大型计算机系统中,随着系统占用资源的迅速扩大,系统能耗也在成倍增加,所带来的能耗成本问题越来越受到人们的重视。能耗的大幅增加,不仅带来成本提高,也对系统本身的稳定构成了威胁,带来了许多系统隐患,降低了系统运行的安全性。因此,在下一代的存储系统中,降低能耗是改善技术工艺、改变存储技术的主要考虑指标之一,有着非常深远的现实意义。由于目前DRAM技术的固有特性,不少研究人员们将寻找其他替代储存器件作为了研究方向。而相变存储器(Phase Change Memory,缩写PCM)就是这样一种极具发展潜力的非易失性存储介质,其凭借低能耗、高可扩展性、非易失的特点,受到学界与工业界的广泛关注。由于材料特性及目前工艺的局限,PCM要想作为主存使用还需要在访问速度、损耗均衡、硬件纠错技术、坏块重用技术、软件优化等方面做进一步的研究。而在这些问题中,如何提高其访存速度,是直接关系到其能否用于主存的关键环节之一。本文在总结前人工作的基础上,仔细研究PCM已有的各种提高访存速度的方案策略,分析现有方案的优势和缺陷,最终提出基于电流约束的片内并行读写操作策略。在文中所提出的策略中,首先增加了电流池监控部件,利用电流池对片内读写操作时电流使用情况进行监控；然后采用预读原数据、减少对原数据位修改的写操作策略,以尽量控制并减少每次写操作时电流的使用；利用电流池对每次读写操作所用电流的监控,在保证片内电流使用总量在额定电流之内的情况下,尽量安排更多的读写并行操作的执行,以此来提高访存的速度,提高PCM的读写性能。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP333

【参考文献】

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1 邓志欣 ,甘学温;相变存储器简介与展望[J];中国集成电路;2005年04期

2 刘波,宋志棠,封松林;相变型半导体存储器研究进展[J];物理;2005年04期

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本文编号：1165091