流處理器相變存儲(chǔ)器主存的性能優(yōu)化.pdf

1、單芯片多處理器的發(fā)展和應(yīng)用不斷增加的性能和精度要求，需要計(jì)算機(jī)的主存系統(tǒng)增加容量以保存更大的工作集。DRAM是過(guò)去的幾十年里計(jì)算機(jī)主存系統(tǒng)采用的主流技術(shù)。但DRAM的工作原理決定了其可擴(kuò)放性較差，且隨著主存容量的擴(kuò)展，DRAM的漏電流功耗在主存系統(tǒng)能耗中所占的比例逐漸和動(dòng)態(tài)功耗持平。隨著CMOS工藝不斷向16nm的極限尺寸發(fā)展，處理器片上存儲(chǔ)層次也需要新的存儲(chǔ)技術(shù)代替存儲(chǔ)密度較低而能耗較高的SRAM。以PCRAM和STT-RAM為代表的

2、新型存儲(chǔ)技術(shù)成為存儲(chǔ)器系統(tǒng)方面的研究熱點(diǎn)。PCRAM是非易失性的存儲(chǔ)器，具有很低的漏電流功耗，PCRAM具有接近完美的可擴(kuò)放性和數(shù)倍于DRAM的存儲(chǔ)密度。雖然PCRAM在存儲(chǔ)密度和漏電流功耗控制方面具備了代替DRAM的能力，但是要用PCRAM完全代替DRAM目前還需要在降低讀寫(xiě)延時(shí)，擴(kuò)展生命周期，控制動(dòng)態(tài)功耗等關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行改進(jìn)。
　　 本文主要從三個(gè)方面進(jìn)行研究：利用避免冗余位寫(xiě)技術(shù)延長(zhǎng)PCRAM的生命周期，利用避免行緩存寫(xiě)

3、回技術(shù)降低讀寫(xiě)延時(shí)和動(dòng)態(tài)功耗，并評(píng)估了訪存調(diào)度算法對(duì)PCRAM性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容和成果包括：（1）研究了PCRAM的工作原理，為PCRAM建立了抽象的性能模型，并將該模型用于模擬流處理器的主存系統(tǒng)。（2）研究了PCRAM的非易失性，并提出了利用該特性對(duì)PCRAM性能進(jìn)行優(yōu)化的新技術(shù)。采用避免冗余位寫(xiě)技術(shù)優(yōu)化了PCRAM的可寫(xiě)次數(shù)，從而延長(zhǎng)了PCRAM主存系統(tǒng)的生命周期；利用避免行緩存寫(xiě)回技術(shù)減少了無(wú)效寫(xiě)操作的次數(shù)，有效的彌補(bǔ)了避免