[發明專利]基于電阻切換式存儲器的協處理器和包括其的計算設備

在審

• 申請號: 201611108726.2
• 申請日: 2016-12-06
• 公開（公告）號: CN107656883A
• 公開（公告）日: 2018-02-02
• 發明（設計）人: 鄭溟隨
• 申請（專利權）人: 憶銳公司;延世大學校產學協力團
• 主分類號: G06F13/16
• 分類號: G06F13/16;G06F15/173
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 陸建萍,鄭霞

相關申請的交叉引用

本申請要求享有于2016年7月26日在美國專利商標局提交的美國臨時申請No.62/366，667的優先權和權益、以及于2016年9月19日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2016-0119517和2016年11月7日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2016-0147249的優先權和權益，其全部內容通過引用并入本文。

背景

(a)領域

所描述的技術總體涉及基于電阻切換式存儲器的協處理器以及包括該協處理器的計算設備。

(b)相關技術的描述

基于眾核的協處理器正在日益普及，諸如，具有高并行計算能力和相對低功耗的圖形處理單元(GPU)和集成眾核(MIC)設備。在這種協處理器中，很多處理核共享執行控制，并且可以經由線程級并行和數據級并行對很多數據片段執行同樣的操作。將協處理器和中央處理單元(CPU)一起使用的系統可以展示與僅CPU的系統相比顯著的加速。

協處理器可以處理比它們之前曾經具有的數據更多的數據，并且這種數據的量是所期望的。然而，協處理器采用與主機存儲器相比尺寸相對較小的機載存儲器。因此，協處理器使用與主機連接以處理大的數據集的非易失性存儲器，例如固態盤(SSD)。

然而，協處理器和非易失性存儲器被相互完全斷開且由不同的軟件棧管理。結果，在用戶空間和內核空間之間存在很多冗余存儲器的分配/釋放和數據備份，以便從非易失性存儲器讀取數據或將數據寫入非易失性存儲器。另外，由于內核模塊不能直接訪問用戶空間存儲器，因此，在內核空間和用戶空間之間的存儲器管理和數據備份開銷是不可避免的。此外，內核模式和用戶模式切換開銷連同數據備份同樣帶來數據移動的長延遲。這些開銷造成與協處理器的性能相比的加速改善不顯著。

概述

本發明的實施例提供了基于電阻切換式存儲器的協處理器和包括該基于電阻切換式存儲器的協處理器的計算設備，以用于消除在CPU、儲存設備和協處理器中的不必要的數據移動/備份。

根據本發明的實施例，提供了通過補充主機的CPU的功能或者不依賴于CPU地執行數據處理的協處理器。協處理器包括處理元件、服務器、電阻切換式存儲器模塊、存儲控制器以及網絡。處理元件對應于協處理器的核并且執行從主機傳輸的內核。服務器管理根據處理元件執行內核生成的存儲器請求。存儲控制器連接于電阻切換式存儲器模塊并且使處理元件訪問電阻切換式存儲器模塊，從而在不需要計算設備的操作系統的輔助的情況下根據從服務器傳輸的存儲器請求，在電阻切換式存儲器模塊和處理元件之間移動對應于存儲器請求的數據。網絡集成了處理元件、服務器以及存儲控制器。

在一個實施例中，當數據在電阻切換式存儲器模塊和處理元件之間移動時，數據可以不被儲存在主機中。

在一個實施例中，服務器將儲存在電阻切換式存儲器模塊中的內核的存儲器地址儲存到處理元件，用于內核的執行。

在一個實施例中，服務器可以將內核的存儲器地址作為啟動地址儲存到處理元件的緩存。

在一個實施例中，協處理器還可以包括功率休眠控制器，其根據服務器的控制來控制處理元件的休眠狀態，并且服務器可以在將內核的存儲器地址儲存到處理元件之前使用功率休眠控制器將處理元件置于休眠模式，并且在將內核的存儲器地址儲存到處理元件之后使用功率休眠控制器撤銷處理元件。

在一個實施例中，協處理器還可以包括用于與主機進行通信的接口模塊。在這種情況下，在服務器通過接口模塊從主機接收中斷之后，存儲控制器可以將內核從主機儲存到電阻切換式存儲器模塊。

在一個實施例中，處理元件可以包括緩存。在這種情況下，在處理元件的緩存中發生緩存缺失的時候，處理元件可以向服務器發出存儲器請求；并且在不需要計算設備的其他存儲器的輔助的情況下，存儲控制器可以從電阻切換式存儲器模塊讀取對應于存儲器請求的數據，并且將數據儲存到處理元件的緩存。

在一個實施例中，處理元件可以包括緩存。在這種情況下，當存儲器請求包括用于請求寫入數據的存儲器請求的時候，在不需要計算設備的其他存儲器的輔助的情況下，存儲控制器可以從處理元件的緩存加載對應于存儲器請求的數據，并且將數據寫入電阻切換式存儲器模塊。

在一個實施例中，電阻切換式存儲器模塊可以采用DDR(雙數據速率)接口。

在一個實施例中，DDR接口可以是非易失性存儲器接口。