[發(fā)明專利]相變存儲(chǔ)器模擬方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710147604.2
• 申請(qǐng)日: 2017-03-13
• 公開（公告）號(hào): CN106934158B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚懷亮;朱琳莉;彭詩輝;侯宇凡;賀再紅;羅勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;G06F30/39;G11C11/24
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發(fā)明涉及一種相變存儲(chǔ)器模擬方法和系統(tǒng)，在檢測(cè)到配置有磨損均衡算法時(shí)，獲取存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)各存儲(chǔ)塊中寫次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值的數(shù)據(jù)，根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔采用磨損均衡算法對(duì)從存儲(chǔ)塊中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移。在接收到事務(wù)請(qǐng)求后，從采用磨損均衡算法進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移后所對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)塊中提取與事務(wù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并存入當(dāng)前行緩沖池中。根據(jù)事務(wù)請(qǐng)求對(duì)當(dāng)前行緩沖池中的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬處理，并輸出模擬結(jié)果。通過采用磨損均衡算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移，將寫操作盡可能均勻地分布于存儲(chǔ)區(qū)，防止部分存儲(chǔ)塊被過早地寫壞，規(guī)避相變存儲(chǔ)器使用壽命短的問題以更真實(shí)地反應(yīng)相變存儲(chǔ)器的工作場(chǎng)景，更好地反映相變存儲(chǔ)器的特性，讓研究者們能更方便地對(duì)相變存儲(chǔ)器進(jìn)行相關(guān)研究。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及存儲(chǔ)器的模擬技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種相變存儲(chǔ)器模擬方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

DRAM(dynamic random access memory，動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)是一種高速的隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器，其最大的特點(diǎn)是支持高速的字節(jié)級(jí)別隨機(jī)存取，因此被大量用于內(nèi)存領(lǐng)域，基本已成為內(nèi)存市場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)設(shè)備。DRAM采用電容作為基本存儲(chǔ)單元，以電容的充電與放電兩種狀態(tài)來表示0/1兩種數(shù)據(jù)，而電容的充電狀態(tài)需要穩(wěn)定的電壓來維持，一旦斷電，電容回歸復(fù)位狀態(tài)，保存的數(shù)據(jù)也將丟失，即DRAM是易失性設(shè)備。

DRAMSim2是一款被廣泛使用的DRAM模擬器，它能精確地模擬DRAM的每一個(gè)操作過程，模擬精度達(dá)到時(shí)間級(jí)別。DRAMSim2的每一個(gè)時(shí)鐘周期的狀態(tài)都是可查的，包括控制器內(nèi)的隊(duì)列、Bank(內(nèi)存)的狀態(tài)，刷新進(jìn)程，讀寫進(jìn)程等。并可以將這些模擬的統(tǒng)計(jì)信息輸出到檔案。DRAMSim2的模擬過程基于Trace(軌跡)。Trace通常記錄了一些典型應(yīng)用場(chǎng)合下對(duì)DRAM的訪問序列。模擬過程中，DRAMSim2順序讀取訪問序列并創(chuàng)建相應(yīng)的訪問請(qǐng)求發(fā)送到控制器，由控制器協(xié)調(diào)模擬過程，并最終輸出模擬結(jié)果。

與DRAM相比，PCM(phase change memory，相變存儲(chǔ)器)擁有更高的集成度、更低的能耗、無需定期刷新以及非易失等優(yōu)點(diǎn)。PCM通常以硫化物作為其基本存儲(chǔ)材料，其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)依賴于硫化物的兩種典型狀態(tài)。一種為結(jié)晶狀態(tài)(低阻抗?fàn)顟B(tài))，對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)單元的SET狀態(tài)；另一種為非晶態(tài)(高阻抗?fàn)顟B(tài))，對(duì)應(yīng)RESET狀態(tài)。寫操作能改變硫化物的這兩種狀態(tài)，PCM的兩種寫過程：RESET操作給存儲(chǔ)單元增加高而短暫的瞬時(shí)電流，使晶體瞬間受熱并轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)，而SET操作則施加一個(gè)低而長(zhǎng)的電流沖擊，使硫化物有足夠的時(shí)間結(jié)晶，從而轉(zhuǎn)化為晶態(tài)。

由于使用PCM產(chǎn)品進(jìn)行研究代價(jià)高，設(shè)計(jì)方案難，實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)等原因，對(duì)PCM的內(nèi)存應(yīng)用的研究很有限，如何讓PCM相關(guān)研究者們能更方便地進(jìn)行相關(guān)研究是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種便于對(duì)相變存儲(chǔ)器進(jìn)行研究的相變存儲(chǔ)器模擬方法和系統(tǒng)。

一種相變存儲(chǔ)器模擬方法，包括以下步驟：

在檢測(cè)到配置有磨損均衡算法時(shí)，獲取存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)各存儲(chǔ)塊中寫次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值的數(shù)據(jù)；

根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔采用磨損均衡算法對(duì)從所述存儲(chǔ)塊中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移；

在接收到事務(wù)請(qǐng)求后，從采用所述磨損均衡算法進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移后所對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)塊中提取與所述事務(wù)請(qǐng)求對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)并存入當(dāng)前行緩沖池中；

根據(jù)所述事務(wù)請(qǐng)求對(duì)所述當(dāng)前行緩沖池中的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬處理，并輸出模擬結(jié)果。

一種相變存儲(chǔ)器模擬系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于在檢測(cè)到配置有磨損均衡算法時(shí)，獲取存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)各存儲(chǔ)塊中寫次數(shù)大于預(yù)設(shè)閾值的數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)遷移模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)的時(shí)間間隔采用磨損均衡算法對(duì)從所述存儲(chǔ)塊中獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行遷移；