基于PCM的寫操作優(yōu)化策略研究與設計.pdf

1、隨著大數據、云計算的興起，計算機需要越來越大的內存來支持大規(guī)模計算的需求。但是現有普遍采用的DRAM技術在發(fā)展到現在的22nm的程度后已經遇到了瓶頸。DRAM的存儲密度難以再得到大的提升。單位體積下的DRAM容量的提升程度和大規(guī)模計算對內存需求的增長程度之間存在的矛盾越來越突出。同時，大量DRAM的使用使得其能耗問題變得更為突出。據統(tǒng)計，DRAM的功耗可以占到整個服務器能耗的40％左右，其中DRAM為了保持數據進行刷新的靜態(tài)功耗可以占到

2、DRAM功耗的40％以上。
　　相變存儲器在讀寫速度、能耗及使用壽命上都優(yōu)于NAND Flash和機械硬盤。相變存儲器的讀寫速度已經達到納秒級，與傳統(tǒng)的DRAM內存速度相當，而且比DRAM內存的空閑功耗更低、存儲密度更高、抗輻射干擾。尤其是，相變存儲器在斷電情況下依舊能長期保存數據，能夠帶來更快的系統(tǒng)啟動時間。因此，具有較強可塑性的相變存儲器在未來10年內很有可能成為替代DRAM的主存儲器。
　　但PCM在擁有這些優(yōu)點的同時

3、也存在著不可避免的缺點。PCM的每個單元的寫壽命只能達到108-1010這個級別，與DRAM可以進行1015次的寫壽命相距較大。其次PCM的讀寫速度不同，讀操作速度和DRAM相當，但寫操作速度明顯慢于DRAM。再者，PCM雖然靜態(tài)功耗可以忽略，但寫操作的功耗是要大于DRAM的。基于PCM優(yōu)點與缺點的并存，怎樣在盡可能的發(fā)揮其優(yōu)點的情況下規(guī)避自身缺點成為PCM研究的主要內容之一。本文針對PCM壽命，PCM的性能發(fā)面記性了優(yōu)化，綜合Flip

4、-N-Write策略以及2Stage-Write策略的優(yōu)點，提出了3 Stage-Write策略。3Stage-Write策略3Stage-Write策略在寫入操作進行之前會先進行一個比較，比較操作單元內原先的數據和需要寫入的數據之間的差距，亦即海明距離。然后根據海明距離的大小決定寫入數據是否翻轉，從而使得需要翻轉的數據位數較少。比較操作之后是兩階段的寫操作過程。所有的new0-bit將在寫0階段進行，隨后new1-bit在寫1階段完成