嵌入式系统中基于非易失性存储器的数据分布优化研究

发布时间：2025-01-01 02:30

　　传统的嵌入式系统存储体系架构主要面临两方面问题:第一,作为内存的DRAM存在能耗与扩展性的缺陷;第二,基于SRAM的SPM被广泛用于替代硬件控制的缓存,但SRAM存在面积大、泄露功耗高的缺陷。新型NVM因具备超低静态功耗、较高的存储密度等优势,不仅能够显著降低引入大量DRAM内存产生的静态功耗,同时有望填补缓存、内存与外存不断扩大的性能鸿沟。但NVM存在读写不对称、MLC与SLC性能互补的问题,并且程序极不均衡的访问模式将进一步加剧上述问题。为此,本文将深入探索嵌入式程序的读写访问特征,立足于基于DRAM/NVM混合内存、SLC/MLC混合SPM的新型存储架构,着力于异构存储介质中数据如何分配的关键问题,旨在充分利用NVM的性能优势的同时避免其缺陷,以满足嵌入式系统在性能、能耗等方面的诉求。主要包括:1.嵌入式系统中基于DRAM/NVM混合内存,本文提出了一种实时保证的数据分配策略。本文利用编译器与条件分支概率对嵌入式程序进行分析;然后,综合考虑每个数据的写特质,统一不同数据与异构存储介质的布局,将写频繁的数据存放于写开销低的DRAM,将读频繁的数据存放于密度高的NVM,保证嵌入式程序实...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 嵌入式系统的存储挑战
        1.1.2 新型非易失性存储器
        1.1.3 新型非易失性存储器的SLC/MLC模式
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 基于非易失性内存的数据分布优化研究
        1.2.2 基于非易失性SPM的数据分布优化研究
    1.3 研究目的与内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 论文主要贡献
    1.5 论文组织结构
第2章 相关技术
    2.1 条件分支概率
    2.2 数据分配
    2.3 硬件结构
        2.3.1 NVM作内存的结构
        2.3.2 NVM作缓存的结构
    2.4 本章小结
第3章 实时嵌入式系统中基于非易失性混合式内存的软件优化
    3.1 模型介绍和问题定义
        3.1.1 系统体系结构模型
        3.1.2 基于概率的数据访问频率信息
        3.1.3 能耗模型
        3.1.4 延迟模型
        3.1.5 问题定义
    3.2 基于概率的数据访问频率信息的实例分析
    3.3 基于概率的数据分配算法(PBDA)
    3.4 实验及分析
        3.4.1 实验配置
        3.4.2 实验结果与分析
    3.5 本章小结
第4章 基于可变便笺存储器的数据分布优化
    4.1 模型介绍和问题定义
        4.1.1 系统体系结构模型
        4.1.2 问题定义
    4.2 基于基础方案的实例分析
    4.3 嵌入式系统中基于可变便笺式存储器的数据分配优化(TTEC)
    4.4 能量感知数据分配算法(EADA)
        4.4.1 EADA的主要工作流程
        4.4.2 程序块数据分配优化算法(ORDA)
    4.5 实验及分析
        4.5.1 实验配置
        4.5.2 实验比较方案
        4.5.3 实验结果与分析
    4.6 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果



本文编号：4021916