基于新型非易失存储器件的存储体系若干关键技术研究
发布时间：2021-03-01 03:43
在现有存储体系中,作为外部存储的磁盘已不适应计算机对IO性能越来越高的要求,基于DRAM和SRAM的内存和缓存也面临功耗和容量扩展的问题,存储体系对计算机系统整体性能的制约越来越突出。新型非易失存储器件,在缓存、内存和硬盘层面为计算机存储体系的发展带来了新的契机,但仍然存在诸多缺陷。闪存（NAND FLASH Memory）、自旋矩传输磁存储器（STT-RAM,Spin-Torque Transfer RAM）、相变存储器（PCM,Phase Change Memory）和阻变存储器（RRAM,Resistor RAM）等,相比于DRAM和SRAM等传统存储器,具有更高的集成度、更低的静态功耗和非易失性等优势。STT-RAM能提供比传统SRAM更高的存储密度和更低的静态功耗,却存在写延迟较高的问题。PCM能提供比传统DRAM更高的容量可扩展性,却存在写次数有限、读写性能不一致等问题。基于闪存的固态硬盘（SSD,Solid State Disk）也存在随机写入性能恶化和寿命损耗严重的问题。本文从缓存、内存和固态硬盘三个层面,开展基于新型非易失存储器件的存储体系若干关键技术研究。在CPU缓...
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章. 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 基于新型非易失存储器件的片上缓存系统
1.2.2 基于新型非易失存储器件的内存系统
1.2.3 基于新型非易失存储器件的外存系统
1.3 研究内容及文章结构
第二章 基于三值型STT-RAM的非易失缓存研究
2.1 STT-RAM技术分析
2.1.1 单值型STT-RAM技术
2.1.2 多值型STT-RAM技术
2.2 串并混合架构三值型STT-RAM设计
2.2.1 三值型STT-RAM存储单元结构设计
2.2.2 三值型STT-RAM存储单元读取逻辑设计
2.2.3 三值型STT-RAM存储单元写入逻辑设计
2.3 基于串并混合架构三值型STT-RAM的缓存设计
2.3.1 缓存分级映射方法
2.3.2 不同级页面交换方法
2.4 仿真实验与结果分析
2.4.1 仿真实验设计
2.4.2 仿真结果与分析
2.5 本章小结
第三章 基于相变存储器的非易失内存研究
3.1 相变存储器技术分析
3.1.1 相变存储器技术
3.1.2 双值型相变存储器及其读写机制分析
3.2 基于双值型相变存储器的内存设计方法
3.2.1 分页映射方法分析
3.2.2 分页耦合映射方法
3.3 仿真实验与结果分析
3.3.1 仿真实验设计
3.3.2 仿真结果与分析
3.4 本章小结
第四章 基于闪存的固态硬盘研究
4.1 固态硬盘关键技术分析
4.1.1 闪存存储特性分析
4.1.2 闪存转换层算法分析
4.1.3 固态硬盘寿命分析
4.2 CP-FTL闪存转换层算法设计
4.2.1 CP-FTL架构设计
4.2.2 闪存区域划分
4.2.3 根映射表及其缓存设计
4.2.4 CP-FTL蒜法工作流程设计
4.2.5 CP-FTL算法仿真实验与结果分析
4.3 寿命评估方法及其应用研究
4.3.1 寿命评估方法
4.3.2 基于容量调整的固态硬盘延寿方法
4.3.3 寿命到期固态硬盘的再利用方法
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
专业术语与缩略词汇表
【参考文献】：
期刊论文
[1]CSWL:Cross-SSD Wear-Leveling Method in SSD-Based RAID Systems for System Endurance and Performance[J]. 杜溢墨,肖侬,刘芳,陈志广. Journal of Computer Science & Technology. 2013(01)
[2]P3Stor: A parallel, durable flash-based SSD for enterprise-scale storage systems[J]. XIAO Nong , CHEN ZhiGuang, LIU Fang, LAI MingChe & AN LongFei Department of Computer Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China. Science China（Information Sciences）. 2011(06)
本文编号：3056912
【文章来源】：国防科技大学湖南省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：120 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章. 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 基于新型非易失存储器件的片上缓存系统
1.2.2 基于新型非易失存储器件的内存系统
1.2.3 基于新型非易失存储器件的外存系统
1.3 研究内容及文章结构
第二章 基于三值型STT-RAM的非易失缓存研究
2.1 STT-RAM技术分析
2.1.1 单值型STT-RAM技术
2.1.2 多值型STT-RAM技术
2.2 串并混合架构三值型STT-RAM设计
2.2.1 三值型STT-RAM存储单元结构设计
2.2.2 三值型STT-RAM存储单元读取逻辑设计
2.2.3 三值型STT-RAM存储单元写入逻辑设计
2.3 基于串并混合架构三值型STT-RAM的缓存设计
2.3.1 缓存分级映射方法
2.3.2 不同级页面交换方法
2.4 仿真实验与结果分析
2.4.1 仿真实验设计
2.4.2 仿真结果与分析
2.5 本章小结
第三章 基于相变存储器的非易失内存研究
3.1 相变存储器技术分析
3.1.1 相变存储器技术
3.1.2 双值型相变存储器及其读写机制分析
3.2 基于双值型相变存储器的内存设计方法
3.2.1 分页映射方法分析
3.2.2 分页耦合映射方法
3.3 仿真实验与结果分析
3.3.1 仿真实验设计
3.3.2 仿真结果与分析
3.4 本章小结
第四章 基于闪存的固态硬盘研究
4.1 固态硬盘关键技术分析
4.1.1 闪存存储特性分析
4.1.2 闪存转换层算法分析
4.1.3 固态硬盘寿命分析
4.2 CP-FTL闪存转换层算法设计
4.2.1 CP-FTL架构设计
4.2.2 闪存区域划分
4.2.3 根映射表及其缓存设计
4.2.4 CP-FTL蒜法工作流程设计
4.2.5 CP-FTL算法仿真实验与结果分析
4.3 寿命评估方法及其应用研究
4.3.1 寿命评估方法
4.3.2 基于容量调整的固态硬盘延寿方法
4.3.3 寿命到期固态硬盘的再利用方法
4.4 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
专业术语与缩略词汇表
【参考文献】：
期刊论文
[1]CSWL:Cross-SSD Wear-Leveling Method in SSD-Based RAID Systems for System Endurance and Performance[J]. 杜溢墨,肖侬,刘芳,陈志广. Journal of Computer Science & Technology. 2013(01)
[2]P3Stor: A parallel, durable flash-based SSD for enterprise-scale storage systems[J]. XIAO Nong , CHEN ZhiGuang, LIU Fang, LAI MingChe & AN LongFei Department of Computer Science, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China. Science China（Information Sciences）. 2011(06)
本文编号：3056912
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3056912.html
