基于混合內(nèi)存的高效緩存系統(tǒng).pdf

1、隨著內(nèi)存計算技術(shù)的飛速發(fā)展，大容量、低能耗的內(nèi)存架構(gòu)已經(jīng)成為支撐內(nèi)存計算發(fā)展的關(guān)鍵因素，然而現(xiàn)有基于DRAM（Dynamic Random Access Memory）的主存系統(tǒng)卻受限于DRAM自身的擴展性差和能耗高等諸多問題。最近出現(xiàn)的NVM（Non-Volatile Memory）為解決現(xiàn)有主存系統(tǒng)的問題提供了新的思路，因為NVM具有非易失性、易擴展、能耗低等諸多可以滿足需求的優(yōu)勢，因而可以考慮將NVM引入現(xiàn)有主存架構(gòu)中。但NVM同

2、時也有相應(yīng)的缺陷，比如，寫操作壽命有限、寫速度慢等。為了解決上述問題，基于NVM主存的內(nèi)存架構(gòu)需要考慮到如何減少對NVM的寫操作次數(shù)。
　　基于DRAM緩存和NVM主存的混合內(nèi)存環(huán)境下的緩存系統(tǒng)可以從緩存系統(tǒng)層面實際減少對NVM主存的寫操作次數(shù)，進而有效提升其寫操作壽命。通過實驗分析得知緩存的淘汰數(shù)據(jù)具有一定程度的局部性特征，此緩存系統(tǒng)采用該局部性特征作為設(shè)計頁面置換策略時的主要參考因素以保證緩存的訪問命中率同時減少對NVM主存的

3、寫回。同時，此緩存系統(tǒng)還考慮到緩存頁面的訪問特征，在上述策略的基礎(chǔ)上進一步減少寫回而基本不影響緩存性能。另外，考慮到緩存空間中還存在大量最近沒有淘汰的頁面，也對緩存的訪問命中率等性能指標(biāo)影響挺大，此緩存系統(tǒng)進一步加入了基于自適應(yīng)的空間劃分機制來調(diào)節(jié)兩類數(shù)據(jù)的空間占比，適應(yīng)上層請求訪問的傾向變化，以更好地保證緩存自身性能。
　　最后的實驗結(jié)果可以表明，面向混合內(nèi)存環(huán)境下淘汰數(shù)據(jù)感知的緩存系統(tǒng)可以有效的保證緩存系統(tǒng)自身的性能同時提升N