[發明專利]使用存儲器控制器基于存儲器初始化狀態指示符管理存儲器的存取

在審

• 申請號: 201580079011.6
• 申請日: 2015-09-30
• 公開（公告）號: CN107533523A
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: A·J·阿瓦德;P·K·馬納達它;W·G·霍恩
• 申請（專利權）人: 慧與發展有限責任合伙企業
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16;G06F12/02
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 劉瑜,王英

背景技術

出于分析相對較大的數據集(通常稱為“大數據”)的目的，計算機系統具有越來越大的主存儲器。一種類型的存儲器是易失性存儲器，例如動態隨機存取存儲器(DRAM)。易失性存儲器在掉電的情況下丟失其內容。此外，諸如DRAM等某些易失性存儲器的存儲器單元被頻繁刷新以避免數據丟失。另一種類型的存儲器是非易失性存儲器(NVM)，其在掉電的情況下保留其數據。NVM的存儲器單元保留其存儲的數據而無須被刷新。

附圖說明

圖1是根據示例實現方式的物理機器的示意圖。

圖2A示出了其中根據示例實現方式的圖1的物理機器的存儲器控制器接收零頁請求并更新零跟蹤表(ZTT)的場景。

圖2B示出了其中根據示例實現方式的存儲器控制器對與被清零的高速緩存行區域對應的數據的讀取請求進行響應的場景。

圖2C示出了其中根據示例實現方式的存儲器控制器對與未被清零的高速緩存行區域對應的數據的讀取請求進行響應的場景。

圖2D示出了其中根據示例實現方式的存儲器控制器對寫入請求進行響應的場景。

圖3和圖4是描繪根據示例實現方式的使用存儲器控制器基于存儲器初始化狀態指示符來管理對存儲器區域的存取的技術的流程圖。

圖5A示出了根據示例實現方式的ZTT的組織。

圖5B示出了根據示例實現方式的ZTT的頁條目的組織。

具體實施方式

計算機系統可以采取措施來保護與在系統上執行的應用相關聯的數據以免暴露于內部或外部的敵人。保護來自一個應用的數據以免對于另一應用可見的一種方法包括，在將存儲器單元分配給新應用之前清除或“清零”該單元(例如存儲器頁)。以這種方式，計算機系統可以通過將零寫入到給定的存儲器單元的所有可尋址位置來使該單元清零。由于清零，新分配的存儲器單元不包含先前存儲器單元被分配到的其他應用留下的數據痕跡。

非易失性存儲器(NVM)越來越多地被用作易失性存儲器的替代品。例如，NVM包括閃存、憶阻器、相變存儲器、鐵電隨機存取存儲器(F-RAM)和磁阻隨機存取存儲器(MRAM)等等，僅舉幾例。通常，NVM可具有優于易失性存儲器的優點。例如，與易失性存儲器相比，NVM可以更具可擴展性，從而提供更高的存儲密度。其他優點可能是：NVM單元不被刷新(從而不消耗刷新功率)；NVM在掉電時不會丟失其內容；并且NVM允許持久性數據的潛力。

然而，使用清零來保護基于NVM的計算機系統中的應用數據的潛在挑戰是，NVM可能具有相對較大的寫延遲(即，與易失性存儲器設備相比，NVM設備可能花費相對較長的時間來存儲數據)。因此，例如，清零一個NVM頁可能比清零一頁易失性存儲器消耗更多的時間。清零NVM的另一個潛在挑戰是，NVM單元在該單元不再可用之前能夠被寫入的次數有限。因此，上述清零方法可能潛在地影響NVM的壽命。

本文公開了示例的實現方式，其中存儲器區域(諸如頁)可以被有效地清零，而無須實際上將零寫入存儲器。更具體地，根據示例的實現方式，計算機系統包括存儲器控制器，其基于存儲在存儲器控制器的表中的初始化狀態指示符來管理對系統的存儲器的存取。使用該方法，存儲器控制器可以通過更新本地表中的相應指示符(而不是例如將零寫入該區域)來有效地初始化存儲器的區域。

更具體地，根據示例的實現方式，存儲器控制器維護并使用零跟蹤表(ZTT)，用于跟蹤被清零的存儲器的區域。根據示例的實現方式，計算機系統可以使用ZTT來跟蹤和管理與高速緩存行對準的存儲器邊界(在此稱為“高速緩存行區域”)相對應的存儲器的區域的清零狀態。如本文所述，存儲器控制器還可以使用ZTT來將存儲器頁(包含多個高速緩存行區域)清零，無須實際上將零或任何其他數據寫入存儲器。以這種方式，代替對存儲器存取來清零頁，存儲器控制器更新ZTT，使得ZTT對表示頁的高速緩存行已經被清零的數據進行存儲。

此外，根據示例實現方式，當請求者提交讀取請求以從高速緩存行區域(其被ZTT指示為已清零)讀取數據時，存儲器控制器向請求者提供高速緩存行大小的零塊，而沒有實際對存儲器進行存取。當請求者向清零的高速緩存行寫入時，存儲器控制器更新ZTT，以便ZTT存儲表示高速緩存行區域不再是已清零的數據。注意，寫入的高速緩存行可以具有零值，但是根據示例實現方式，高速緩存行仍然在ZTT表中被標記為不再為零。