[發明專利]一種細粒度內存訪問的方法

有效

• 申請號: 201210460512.7
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102999441A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 汪東升;高鵬;王海霞
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F12/08
• 分類號: G06F12/08
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及計算機系統結構技術領域，特別是涉及一種細粒度內存訪問的方法。

背景技術

計算機內存的性能提升速度遠遠落后于處理器性能提升的速度。相對于處理器來說，內存訪問延遲以每十年5倍的速度增長，這種系統結構的失衡，形成了阻礙處理器性能提升的“存儲墻”，從而使得內存系統成為整個計算機系統的性能瓶頸之一。為了解決這一問題，很多新的內存技術被提出來，細粒度內存訪問就是其中之一。細粒度內存訪問可以精確控制每一片存儲芯片，還可以避免額外的讀寫，節省帶寬。

目前的細粒度內存訪問機制集中在DRAM（動態隨機存取存儲器）實現上，目的是為了更好地在多核處理器環境下挖掘空間局部性來提高內存訪問的效率，效果都不理想。而對于NAND-FLASH、相變內存等具有寫損耗的器件，現有的內存訪問方法都不能減少其損耗。

發明內容

（一）要解決的技術問題

本發明首先要解決的技術問題是：如何避免內存訪問過程中的無效傳輸。

（二）技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種細粒度內存訪問的方法，包括以下步驟：

S1、按照如下方式定義細粒度高速緩存臟位圖：所述細粒度高速緩存臟位圖使用一個或多個比特位標識高速緩存數據區的一行中的一個或多個8比特存儲單元的內容是否與讀入時的初始值不同；所述高速緩存數據區是沒有寫損耗或者具有寫損耗的存儲器件的數據區；

S2、按照如下方式定義零值位圖：所述零值位圖使用一個或多個比特位標識內存中的一個或多個8比特存儲單元內的數據是否為零；

S3、按照如下方式定義內存行：在內存中，多個易失或非易失存儲芯片通過共享讀寫地址來增加每個地址上能存儲的數據，每個讀寫地址對應的存儲空間為一個內存行，所述內存行由8個或更多個1字節位寬的存儲芯片構成；所述內存是具有所述沒有寫損耗或者具有寫損耗的存儲器件的內存；

S4、利用所述細粒度高速緩存臟位圖實現高速緩存數據區的讀寫；

S5、利用所述零值位圖和內存行實現內存的讀寫。

優選地，步驟S4具體為：

當所述高速緩存數據區的一行數據被讀入時，初始的細粒度高速緩存臟位圖中的比特位視為全0或全1；

當所述高速緩存數據區的一行數據被更新時，按照字節比較新的數據與原有數據，根據二者是否相同來修改所述細粒度高速緩存臟位圖中的內容；

當所述高速緩存數據區的一行數據被替換出時，若所述細粒度高速緩存臟位圖中的比特位標識高速緩存數據區的數據沒有變化，則丟棄被替換出的數據，否則根據所述細粒度高速緩存臟位圖中的比特位，將所述高速緩存數據區中有修改的字節中的內容寫入內存。

優選地，步驟S5具體為：

根據所述細粒度高速緩存臟位圖中的比特位和地址，將所述高速緩存數據區中被替換出的行發送給內存中相應內存行的存儲芯片；

當內存被讀取時，根據零值位圖中相應的比特位，只發送不為零的數據，對于未發送的數據，在目的地填充零；

當數據寫入到內存時，根據寫入內存的數據生成對應于零值位圖中的比特位，并使用所生成的比特位更新零值位圖。

優選地，所述細粒度高速緩存臟位圖的大小為高速緩存數據區大小的1/8。

優選地，所述零值位圖的大小為所述內存大小的1/8。

優選地，所述內存行為64比特或更高位寬。

（三）有益效果

上述技術方案具有如下優點：通過在字節這一級別標識被修改的數據和零值數據來避免無效傳輸，因此降低了高速緩存數據區到內存的帶寬占用，降低了額外寫入的開銷；另外，對于寫損耗的存儲器件，該方法可以減少其平均寫入次數，延長其壽命，同時降低功耗。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程圖；

圖2是本發明的方法中定義的細粒度內存訪問架構的示意圖；

圖3是定義的細粒度高速緩存臟位圖示意圖；

圖4是定義的零值位圖的示意圖；

圖5是細粒度內存訪問架構的寫過程；

圖6是圖5細粒度內存訪問架構的讀過程。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。

如圖1、圖2所示，本發明提供一種細粒度內存訪問的方法，包括以下步驟：