[發明專利]一種混合內存的遷移方法及系統

在審

• 申請號: 201410127420.6
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN103914406A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 陳嵐;覃力;郝曉冉
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F12/10
• 分類號: G06F12/10
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司 11252
• 代理人: 王立民;姜溯洲

技術領域

本發明涉及存儲器領域，尤其涉及一種包含相變存儲器PRAM的混合內存的遷移方法及系統。

背景技術

DRAM（Dynamic?Random?Access?Memory，動態隨機存儲器）一直以來擔當著計算機體系中主存儲器的角色，但隨著集成電路關鍵尺寸的不斷減小，DRAM在尺寸收縮、功耗控制、存儲密度和發熱量等方面遇到了極大的挑戰，其技術已接近瓶頸，迫切需要找到新的替代者。PRAM（Phase?change?Random?Access?Memory，相變隨機存儲器）憑借其優良的特性已逐步成為最有可能取代DRAM地位的存儲器件。

與DRAM相比，PRAM雖然具有讀功耗低、靜態功耗低的優勢，但其寫功耗和寫延時均比較大，因此PRAM還不能完全取代DRAM獨自成為主存。目前最常見的方法是讓PRAM與DRAM一同構成混合主存。在DRAM-PRAM的混合存儲架構下，為了最大化的發揮兩種存儲器件的優點以降低內存系統的功耗，已有的技術均是通過對內存頁面讀、寫次數的統計，將DRAM中讀頻繁的頁面遷入PRAM，而將PRAM中寫頻繁的頁面遷入DRAM，從而充分發揮DRAM寫功耗低、寫延時低，PRAM讀功耗低的優點。

PRAM與DRAM的混合內存的一種實現方案，是通過獨立的硬件來實現內存頁面的讀、寫統計，以及內存頁面的交換，而無需改動操作系統的內核。如圖1所示，為目前硬件接口實現混合內存交換的方案，在該方案中，當訪存地址到來時，首先，查詢內外地址重映射表，得到真正的物理地址；而后，到訪存行為記錄表中查詢該地址所在頁面的歷史訪問情況，若訪存記錄顯示已經達到了觸發遷移的標準，則會開啟頁面遷移模塊，相應的訪存行為會被暫時阻塞；遷移完成后，更新內外地址重映射表和訪存行為記錄表；重新開始此次訪存。若并不觸發訪存，則直接完成訪存。

在該方案中，為了保證數據的正確性，在頁面的遷移過程中，系統的訪存行為必須等待遷移完成之后進行，即禁止遷移過程中的其他系統訪問。然而，在數據密集型的應用場景下，PRAM與DRAM頁面之間會發生頻繁的遷移，這會導致系統進行的訪存受阻，影響系統的效率。

發明內容

本發明的實施例提供了一種混合內存的遷移方法，通過阻塞遷移，實現對遷移非相關單元的立即訪問，降低平均訪存響應時間。

為實現上述目的，本發明實施例提供了如下技術方案：

一種混合內存的遷移方法，用于PRAM與DRAM間的遷移，包括：

遷移正在進行時，判斷當前來訪地址是否屬于遷移頁面；

若是，中斷當前來訪地址的訪存，直到完成遷移頁面的遷移；

否則，中斷遷移頁面的遷移，直到完成當前地址的訪存。

可選的，中斷當前來訪地址的訪存的步驟具體為：將當前訪存地址存入地址緩存中；進行遷移頁面的遷移，遷移完成后，繼續當前訪存地址的訪存。

可選的，中斷遷移頁面的遷移的步驟具體為：將當前遷移頁面的基地址和偏移量存入遷移緩存；進行當前地址的訪存，訪存結束，繼續將緩存中的頁面遷移。

可選的，通過地址過濾標志位和遷移進行標志位構成的狀態值觸發當前來訪地址的判斷以及繼續遷移頁面的遷移。

可選的，根據遷移頁面狀態和當前訪存地址的狀態分別更新地址過濾標志位和遷移進行標志位的狀態值。

此外，本發明還提供了一種混合內存的遷移系統，包括：

地址過濾模塊，遷移正在進行時，判斷當前來訪地址是否屬于遷移頁面，若是，則控制交換硬件接口暫停交換；

訪存中斷模塊，用于中斷當前來訪地址的訪存，直到完成遷移頁面的遷移；

遷移中斷模塊，用于中斷遷移頁面的遷移，直到完成當前訪存地址的訪存。

可選的，所述訪存中斷模塊包括訪存緩存單元，用于存入當前來訪地址，等待遷移頁面完成遷移后，進行當前來訪地址的訪存。

可選的，所述遷移中斷模塊包括遷移緩存單元，用于存入當前遷移頁面的基地址和偏移量，等待完成當前地址訪存后，啟動頁面遷移模塊進行該遷移頁面的遷移，頁面遷移模塊用于控制內存轉移硬件接口的啟動。

可選的，還包括地址過濾標志位和遷移進行標志位，其構成的狀態值觸發地址過濾模塊的啟動以及頁面遷移模塊的啟動。

可選的，根據頁面遷移模塊的狀態和地址過濾模塊的狀態分別更新地址過濾標志位和遷移進行標志位的狀態值。