[發(fā)明專利]一種新的面向刷新的內(nèi)存預(yù)取控制器及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711454661.1
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108319556B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅艷;高刃;田浩;汪波;彭蕓;桂超
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北經(jīng)濟學(xué)院
• 主分類號: G06F12/0862
• 分類號: G06F12/0862;G06F12/0804;G06F12/0842
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西;劉琳

本發(fā)明公開了一種新的面向刷新的內(nèi)存預(yù)取控制器及方法，所述內(nèi)存預(yù)取控制器包括刷新管理器和請求調(diào)度器、模式識別器、預(yù)取器、SRAM緩存；刷新管理器：用于周期性地發(fā)出刷新請求；請求調(diào)度器：用于根據(jù)刷新管理器的刷新時序信息調(diào)度內(nèi)存請求；模式識別器：用于收集一段時間內(nèi)內(nèi)存訪問的統(tǒng)計信息，并輸出發(fā)生概率值T和不發(fā)生概率值F，并預(yù)測緩存行，預(yù)取器：用于根據(jù)模式識別器輸出的發(fā)生概率值T和不發(fā)生概率值F決定是否將預(yù)測的緩存行放入全相聯(lián)的SRAM緩沖器；SRAM緩沖器：用于保存預(yù)取的緩存行。本發(fā)明通過預(yù)測刷新周期內(nèi)可能被訪問的數(shù)據(jù)塊提前預(yù)取至指定內(nèi)存空間，使得在刷新周期內(nèi)，內(nèi)存仍然可以服務(wù)內(nèi)存請求，這樣可以有效降低內(nèi)存刷新開銷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種新的面向刷新的內(nèi)存預(yù)取控制器及方法。

背景技術(shù)

DRAM內(nèi)存一直被用作主要的主存儲器部件。隨著DRAM密度的急劇增加，它的成本變得更加低廉，DRAM不僅在臺式電腦內(nèi)存系統(tǒng)中使用，也用來部署構(gòu)建大型高性能的DRAM存儲系統(tǒng)。DRAM(Dynamic Random Access Memory)，即動態(tài)隨機存取存儲器是最為常見的內(nèi)存系統(tǒng)。DRAM只能保存數(shù)據(jù)很短時間，DRAM使用電容器存儲信息，因此必須每隔一段時間進行刷新操作。如果存儲單元沒有被及時刷新，存儲的信息就會丟失。然而，周期性地執(zhí)行刷新操作會帶來兩個負(fù)面影響：(1)刷新操作會阻礙正常訪存的執(zhí)行，造成性能上的開銷；(2)刷新操作會消耗額外的能耗，帶來能耗上的開銷。大量的研究工作一直致力于解決“內(nèi)存墻”問題，特別是隨著內(nèi)存容量增加和3D堆疊技術(shù)的出現(xiàn)，解決該問題已越來越具有挑戰(zhàn)性。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種新的面向刷新的內(nèi)存預(yù)取控制器及方法，通過預(yù)測刷新周期內(nèi)可能被訪問的數(shù)據(jù)塊并提前預(yù)取出被鎖住的內(nèi)存空間，使得在刷新周期內(nèi)，內(nèi)存仍然可以服務(wù)內(nèi)存請求，這樣可以有效降低內(nèi)存刷新開銷。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提及的一種新的面向刷新的內(nèi)存預(yù)取的內(nèi)存控制器，包括刷新管理器和請求調(diào)度器，其特殊之處在于，還包括模式識別器、預(yù)取器、SRAM緩存；

所述刷新管理器：用于周期性地發(fā)出刷新請求；

所述請求調(diào)度器：用于根據(jù)刷新管理器的刷新時序信息調(diào)度內(nèi)存請求；

所述模式識別器：用于根據(jù)刷新管理器的刷新時序信息收集一段時間內(nèi)每次刷新操作開始前后發(fā)生的內(nèi)存訪問的統(tǒng)計信息，并輸出發(fā)生概率值T和不發(fā)生概率值F用以進行后續(xù)的預(yù)取決策，并預(yù)測緩存行，所述發(fā)生概率值T表示指定周期內(nèi)發(fā)生內(nèi)存訪問請求并且繼續(xù)發(fā)生內(nèi)存訪問請求的概率值，所述不發(fā)生概率值F為指定周期內(nèi)未發(fā)生內(nèi)存訪問請求并且繼續(xù)不發(fā)生內(nèi)存訪問請求的概率值；

所述預(yù)取器：用于根據(jù)模式識別器輸出的發(fā)生概率值T和不發(fā)生概率值F決定是否將預(yù)測的緩存行放入全相聯(lián)的SRAM緩沖器；

所述SRAM緩沖器：用于保存預(yù)取的緩存行。

進一步地，所述內(nèi)存預(yù)取控制器還包括基于RANK的映射模塊，所述基于RANK的映射模塊用于將不同應(yīng)用程序映射到不同的rank以盡可能地減少并發(fā)運行應(yīng)用程序的交錯訪問。

更進一步地，所述預(yù)取器通過模式識別器構(gòu)建的預(yù)測表來確定預(yù)取指定的緩存行，所述預(yù)測表在rank刷新時被更新。

更進一步地，所述預(yù)測表中的條目包含以下字段：bankid，lastaddr，A1、b1、A2、b2、A3、b3；其中bankid是被觀察存取模式的bank的標(biāo)識符，lastaddr是上次訪問的bank地址，A1、A2、A3分別表示第一、第二、第三連續(xù)緩存行訪問狀態(tài)的地址差，b1、b2、b3分別表示第一、第二、第三連續(xù)緩存行訪問狀態(tài)的訪問請求頻率。

更進一步地，所述預(yù)測表中的條目數(shù)與bank數(shù)相等。