[發明專利]一種提高PM訪存請求并行度的解析裝置與方法

有效

• 申請號: 201710818645.X
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107506152B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 黃林鵬;朱燕民;沈艷艷;許皓楠;薛棟梁;陳雨亭;吳晨濤
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產權代理有限公司 31227
• 代理人: 孟旭彤

本發明提供一種提高PM訪存請求并行度的解析裝置與方法，包括地址范圍劃分模塊、Bank序列號識別模塊、Bank序列號平衡模塊，局部性策略控制模塊。訪存請求經地址范圍劃分模塊，區分DRAM請求與PM請求；經Bank序列號識別模塊，識別訪存請求中的Bank序列號；經Bank序列號平衡模塊，將Bank號集中的訪存請求轉化為分散的請求，并確保這些訪存請求分配給不同的調度隊列；局部性策略控制模塊，用于批量處理具有行緩存局部性特征的訪存請求；最大限度的使用Open?page模式，使得具有局部性特征的訪存請求能夠被高效的調度；本發明能夠方便快捷的解析DRAM和PM訪存指令，對于PM類型的訪存請求提高其Bank并行度及行緩存局部性。

技術領域

本發明屬于計算機體系內存系統結構領域，具體涉及一種提高PM訪存請求并行度的解析裝置與方法。

背景技術

在現有的內存控制器技術中，通常將擁有PM屬性的訪存請求結合到當前的以DRAM為主的內存控制系統中，為了保證訪存請求的一致性和訪存請求的順序性，不可避免地會導致大量額外的寫入請求。為了合理安排這些寫入請求，現有的方法是通過軟硬件結合的方式將這些寫訪存請求源分類為子類型，并將分類信息傳送到相應的存儲器控制器中，以正確地引導調度請求。

但現有技術存在以下問題：

1.一些連續訪存請求的調度集中在少數Bank上，未對其做均勻的分布處理，導致Bank并行度降低。

2.需要在軟件層面提供對應用分類的基本信息，然后傳遞到內存控制器進行調度。一些商業軟件的直接變化將受到行業巨大的阻力。在實踐中較難以接受軟件級別的修改，特別是對編譯器的修改導致重建整個軟件堆棧，從成本效益的角度來看可能會獲得較低的收益。因而從兼容性看，硬件層面對內存控制器的直接優化將會帶來極大的便利性。

專利《一種面向PM的訪存請求解析裝置與方法》，申請公布號為CN105912270A，介紹了面向PM的訪存請求解析裝置與方法，本發明在CN105912270A專利的命令解析模塊和執行模塊基礎上提出一種提高PM訪存請求并行度的解析裝置與方法。

在本技術領域，涉及以下一些技術術語：

DRAM：Dynamic Random Access Memory，動態隨機存儲器，即現階段廣泛使用的內存，其特點是斷電后信息丟失，理論上讀寫壽命不受限制，并且需要周期性的對其內部電容進行充電操作，這個操作稱為刷新(refresh)。

PM：Persistent Memory，非易失性內存或持久性內存，STTRAM，PCM，RRAM都屬于PM，其特點是斷電后信息不丟失，可字節尋址；但讀寫次數受限制，并且讀寫不均衡，根據材料的不同，PM寫耗費時間大概是其讀耗費時間的4到10倍，PM讀的時間比DRAM慢1到4倍，PM不需要刷新操作。

Rank：指的是連接到同一個片選信號的一組存儲芯片，內存控制器能夠同時對一個Rank中的所有芯片進行讀寫操作，這些芯片共享同樣的控制信號。一個DIMM中可以包含多個Rank。

Bank：內存芯片中的存儲模塊，每一個存儲芯片有一組Bank。

Open-page模式：當一些指令具有相同的行號時，將這些指令按照一定的方式進行調度，使得調度之后的指令能夠最大限度地利用其行局部性。

READ:讀命令，用于讀取PM陣列中的數據。

WRITE:寫命令，用于向PM陣列中寫入數據。

訪存請求：當一個訪存請求到達PM控制器時，在物理上以比特流串的形式存在，在邏輯上這個比特流串的語義格式如下：