[發(fā)明專利]一種面向相變存儲(chǔ)器的寫請(qǐng)求優(yōu)化裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710693791.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN107506139B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃林鵬;朱燕民;沈艷艷;施揚(yáng);薛棟梁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F3/06
• 分類號(hào): G06F3/06
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

一種面向相變存儲(chǔ)器的寫請(qǐng)求優(yōu)化裝置，包括臟數(shù)據(jù)標(biāo)記模塊、訪存請(qǐng)求生成模塊、訪存請(qǐng)求調(diào)度模塊和訪存請(qǐng)求執(zhí)行模塊。當(dāng)最后一級(jí)緩存向內(nèi)存寫入臟數(shù)據(jù)時(shí)，若臟數(shù)據(jù)與內(nèi)存中的原數(shù)據(jù)不相同，則產(chǎn)生部分預(yù)寫請(qǐng)求，訪存請(qǐng)求調(diào)度模塊將部分預(yù)寫請(qǐng)求發(fā)送至訪存請(qǐng)求執(zhí)行模塊，訪存請(qǐng)求執(zhí)行模塊利用部分預(yù)寫請(qǐng)求的寫入數(shù)據(jù)執(zhí)行SET操作。由于需要SET操作的位置已經(jīng)預(yù)先被部分預(yù)寫請(qǐng)求執(zhí)行SET操作了，使得，訪存請(qǐng)求執(zhí)行模塊真正執(zhí)行寫請(qǐng)求時(shí)，只會(huì)執(zhí)行RESET操作，從而大幅減少了寫請(qǐng)求的執(zhí)行時(shí)間，與此同時(shí)，部分預(yù)寫請(qǐng)求只會(huì)對(duì)臟字進(jìn)行SET操作，而非整個(gè)臟的內(nèi)存行，從而極大減少對(duì)相變存儲(chǔ)器的寫操作次數(shù)，降低對(duì)相變存儲(chǔ)器介質(zhì)壽命的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種面向相變存儲(chǔ)器的寫請(qǐng)求優(yōu)化裝置。

背景技術(shù)

在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，相變存儲(chǔ)器介質(zhì)存在兩大缺陷：第一，寫延遲遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于讀延遲，而寫速度的低下極大的影響了存儲(chǔ)器的總體性能；第二，相比較動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，相變存儲(chǔ)器的寫耐久性較差，導(dǎo)致相變存儲(chǔ)器的壽命較短。

因此，拙劣的寫請(qǐng)求處理方法將導(dǎo)致低下的系統(tǒng)吞吐性能，亦或者進(jìn)一步縮短相變存儲(chǔ)器的壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N面向相變存儲(chǔ)器的寫請(qǐng)求優(yōu)化裝置，包括臟數(shù)據(jù)標(biāo)記模塊、訪存請(qǐng)求生成模塊、訪存請(qǐng)求調(diào)度模塊和訪存請(qǐng)求執(zhí)行模塊；

所述臟數(shù)據(jù)標(biāo)記模塊包括第一級(jí)緩存和第二級(jí)緩存，所述訪存請(qǐng)求生成模塊包括最后一級(jí)緩存；

所述第一級(jí)緩存執(zhí)行以下操作：

接收CPU的讀寫請(qǐng)求，所述讀寫請(qǐng)求含有讀寫物理地址；

根據(jù)所述讀寫物理地址中第一級(jí)緩存規(guī)定的組索引確定第一級(jí)緩存中的緩存行組，在所述緩存行組中逐一遍歷查找與所述讀寫物理地址中第一級(jí)緩存規(guī)定的標(biāo)志相同的緩存行，若查找到某一緩存行且查找到的緩存行的有效位置位，則根據(jù)所述讀寫物理地址中的緩存塊的偏移值將數(shù)據(jù)從所述緩存行讀出或向所述緩存行中寫入數(shù)據(jù)，且向所述緩存行中寫入數(shù)據(jù)時(shí)將所述緩存行中相應(yīng)字的臟位置位；若未查找到相同標(biāo)志的緩存行或查找到的緩存行的有效位未置位，所述第一級(jí)緩存向所述第二級(jí)緩存發(fā)出一個(gè)讀請(qǐng)求；第二級(jí)緩存接受讀請(qǐng)求，并將新數(shù)據(jù)發(fā)送至第一級(jí)緩存中時(shí)，若所述緩存行組中沒有空閑的緩存行，則所述第一級(jí)緩存選擇所述緩存行組中的某一緩存行，并將其內(nèi)容清空；若選擇的緩存行中的臟位被置位時(shí)，所述第一級(jí)緩存向所述第二級(jí)緩存發(fā)出一個(gè)寫請(qǐng)求，所述寫請(qǐng)求將選擇的緩存行中的緩存塊寫回所述第二級(jí)緩存，寫回后，將新數(shù)據(jù)寫入到所述緩存行中，接著，所述第一級(jí)緩存重新執(zhí)行CPU的讀寫請(qǐng)求；

所述第二級(jí)緩存執(zhí)行以下操作：

所述第二級(jí)緩存接收所述第一級(jí)緩存發(fā)出的讀寫請(qǐng)求時(shí)，根據(jù)讀寫物理地址中第二級(jí)緩存規(guī)定的組索引確定第二級(jí)緩存中的緩存行組，在所述緩存行組中逐一遍歷查找與所述讀寫物理地址中第二級(jí)緩存規(guī)定的標(biāo)志相同的緩存行，若查找到某一緩存行且查找到的緩存行的有效位置位，則根據(jù)所述讀寫物理地址中的緩存塊的偏移值將數(shù)據(jù)從所述緩存行讀出或向所述緩存行中寫入數(shù)據(jù)，且向所述緩存行中寫入數(shù)據(jù)時(shí)更新所述緩存行中的臟位；若未查找到相同標(biāo)志的緩存行或查找到的緩存行的有效位未置位，所述第二級(jí)緩存向所述最后一級(jí)緩存發(fā)出一個(gè)讀請(qǐng)求；最后一級(jí)緩存接受讀請(qǐng)求，并將新數(shù)據(jù)發(fā)送至第二級(jí)緩存中時(shí)，若所述緩存行組中沒有空閑的緩存行，則所述第二級(jí)緩存選擇所述緩存行組中的某一緩存行，若選擇的緩存行中的臟位被置位時(shí)，所述第二級(jí)緩存向所述最后一級(jí)緩存發(fā)出一個(gè)寫請(qǐng)求，所述寫請(qǐng)求將選擇的緩存行中的緩存塊寫回所述最后一級(jí)緩存，寫回后，將新數(shù)據(jù)寫入到所述緩存行中，接著，所述第二級(jí)緩存重新執(zhí)行第一級(jí)緩存的讀寫請(qǐng)求；

所述訪存請(qǐng)求生成模塊執(zhí)行以下操作：