[發明專利]相變存儲器的寫均衡方法

無效

• 申請號: 201110391502.8
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN102567213A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 周功業;謝雅旋;章征海;陳進才
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F12/02
• 分類號: G06F12/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于計算機存儲設備技術領域，具體涉及一種相變存儲器的寫均衡方法。?

背景技術

相變存儲器(Phase?Change-Random?Access?Memory，簡稱PCRAM或PCM)是一種新型的電阻式非易失性半導體存儲器，它以硫系化合物材料為存儲介質，利用加工到納米尺寸的相變材料在晶態(材料呈低阻狀態)與非晶態(材料呈高阻狀態)時所呈現出顯著的阻值差異性來實現數據存儲。PCRAM具有一位可變性、非易失性、讀寫速度快、存儲密度高等諸多優良特性，非常適合作為高密度的獨立式或者嵌入式的存儲器。但是目前相變存儲系統的壽命只能達到幾年甚至更少，遠不能滿足用戶的需求，因為相變存儲器有耐寫次數的限制(10⁷-10⁸次)。?

存儲器的寫均衡主要是描述將從文件系統給出的數據邏輯地址(Logical?Address，簡稱LA)，依據一定的策略，映射到物理地址(Physical?Address，簡稱PA)的過程，以期能最大限度地平衡各個存儲單元的寫次數，從而延長整個存儲系統的壽命。傳統的寫均衡算法，在操作系統層面上維護復雜的映射機制，需要存儲大量的映射表(如地址映射表、單元寫次數統計表等)，而這些表項所需存儲容量都達到幾百MB級別，消耗較多的存儲空間且控制復雜。針對相變存儲器的寫均衡方法，目前有相鄰行拷貝策略，該方法的主要優點是控制信息量少，操作簡單，利于硬件實現。然而，該方法也存在一些不足，如無法抵御重復寫相同存儲單元的攻擊；散化度不夠；比較適合存儲量稀而散的存儲系統，不適合大容量密集型的存儲系統等。?

發明內容

本發明目的在于提供一種相變存儲器的寫均衡方法，其能加大地址映射的散化度，能更有效地抵御重復寫相同存儲單元的攻擊，使整個存儲系統寫均衡，從而延長存儲系統的壽命和提高其安全性及利用率。?

本發明是通過以下技術方案實現的：?

一種相變存儲器的寫均衡方法，包括以下步驟：?

(1)對相變存儲器進行初始化操作：將相變存儲器劃分為m個區域，每個區域包括n個陣列，每個陣列包括N個有效行和1個特殊行，每個有效行和特殊行均包括b個字節，前m-1個區域為非特殊區域，第m個區域設置為特殊區域，并包括一個特殊陣列和多個冗余陣列，陣列的有效行和特殊行的地址均包括三元組(r，l，a)，其中r為區域號，l為行號，a為區域內的陣列號，陣列在相變存儲器中的陣列編號U＝r*m+a-l，設置下列參數：區域的陣列映射表、陣列的隨機密鑰表、相變存儲器的寫次數計數器i的初值為0及其閾值、陣列的寫次數計數器j的初值為0及其閾值、陣列的起始行指針Phead的初值為0并指向陣列的首行，陣列的空白行指針Pblank的初值為N并指向陣列的空白行；?

(2)從相變存儲器控制器獲取邏輯地址LA，查找陣列映射表，以得到物理地址PA；?

(3)根據物理地址PA判斷對相變存儲器的操作類型是讀操作還是寫操作，若是寫操作則進入步驟(4)，否則直接讀出物理地址PA處的數據，結束；?

(4)若操作類型是寫操作，則設置寫次數計數器i＝i+1；?

(5)判斷寫次數計數器i是否不小于閾值；?

(6)若寫次數計數器i不小于閾值，則讀取陣列的起始行指針Phead以及空白行指針Pblank，并計算第x個陣列的總寫次數w_x＝Phead*N+(N-Pblank)；?

(7)計算每個非特殊區域的總寫次數為n個陣列的總寫次數中的最大值；?

(8)對非特殊區域的總寫次數按照由大到小的順序進行排序，以找到兩兩總寫次數之間的差大于1000000的兩個非特殊區域；?

(9)對兩個非特殊區域中的執行數據和參數的互拷貝操作，并更新陣列映射表，參數包括隨機密鑰表的表項值、起始行指針、陣列的寫次數計數器j、空白行指針；?

(10)查找更新的陣列映射表，以得到更新后的物理地址PA；?

(11)將數據寫入更新后的物理地址PA所指向的位置，并進行寫后讀校驗檢查：?

(12)讀出寫入的數據，并與原數據進行比較，以判斷二者是否不相同；?

(13)若二者不相同，則將寫入的數據拷貝到冗余陣列，并更新隨機密鑰表的表項值、陣列映射表的表項值以及物理地址PA；?

(14)設置寫次數計數器j＝j+1；?

(15)判斷寫次數計數器j是否不小于閾值；?