NVM與DRAM混合存儲(chǔ)優(yōu)化策略的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、非易失性存儲(chǔ)器（NVM）是一種新型的隨機(jī)存取快速存儲(chǔ)器，近年來發(fā)展迅速，它的高存儲(chǔ)密度，極低的能耗，較快的讀取和寫入速度和非易失性等優(yōu)點(diǎn)，吸引了許多研究人員對(duì)新型非易失性存儲(chǔ)器的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用方面展開了研究，例如，使用NVM直接替代傳統(tǒng)內(nèi)存存儲(chǔ)器或者將NVM與傳統(tǒng)存儲(chǔ)器結(jié)合共同替代當(dāng)前的主存儲(chǔ)器等。但是NVM也有許多缺陷，例如NVM的寫入延遲比DRAM的寫入延遲多近10倍，寫入壽命也少于DRAM，所以 NVM并不適合直接替換 DRAM作

2、為內(nèi)存存儲(chǔ)器使用，而更適合與DRAM結(jié)合形成NVM-DRAM混合內(nèi)存存儲(chǔ)器來替換DRAM在系統(tǒng)中使用。因此，本文就是旨在在NVM-DRAM混合主存系統(tǒng)的背景基礎(chǔ)上，對(duì)系統(tǒng)中的內(nèi)存訪問操作進(jìn)行調(diào)控，有效地降低NVM的寫次數(shù)，延長NVM的壽命，降低混合主存系統(tǒng)的總能耗，并且保證系統(tǒng)的頁面一致性。
　　本文首先提出了一種通過衡量混合主存系統(tǒng)中應(yīng)用程序的寫壓力并為這些程序分配適當(dāng)存儲(chǔ)器的內(nèi)存管理算法，叫做DMA（Dynamic Measu

3、re Allocation）。DMA是一種可以均勻分布具有不同內(nèi)存寫壓力的應(yīng)用程序的存儲(chǔ)位置的算法，它將寫入壓力高的程序移動(dòng)到DRAM，以提高NVM的使用壽命，減少NVM的寫次數(shù)。DMA的基本思想是定期地將具有高寫內(nèi)存壓力的程序從NVM移動(dòng)到DRAM，并將低內(nèi)存寫壓力的程序保持在NVM中。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與沒有使用DMA算法的系統(tǒng)相比，DMA算法可以減少40％~60％的NVM上的寫入次數(shù)，并能夠延長混合DRAM-NVM主存儲(chǔ)器系統(tǒng)的使用壽

4、命。
　　本文接著提出了一種基于 NVM-DRAM混合主存系統(tǒng)的頁面置換方法，稱為EAPR（Energy-Aware Page Replacement），該方法同時(shí)考慮了降低系統(tǒng)能耗和一致性保證。EAPR算法是一種基于混合主存架構(gòu)系統(tǒng)的，可以在DRAM和NVM之間遷移頁面時(shí)分析系統(tǒng)能耗特性的算法，并且 EAPR算法也提出了改進(jìn)的事務(wù)日志處理方案，保證了系統(tǒng)在故障發(fā)生后的數(shù)據(jù)一致性。EAPR可以根據(jù)內(nèi)存訪問狀態(tài)來評(píng)估DRAM和NVM