[發明專利]一種DRAM/PRAM異質混合內存系統的數據管理方法

在審

• 申請號: 201810455421.1
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108897490A
• 公開（公告）日: 2018-11-27
• 發明（設計）人: 章鐵飛;傅均
• 申請（專利權）人: 浙江工商大學
• 主分類號: G06F3/06
• 分類號: G06F3/06;G06F12/122
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

本發明公開一種DRAM/PRAM異質混合內存系統的數據管理方法。本發明的方法針對大容量的PRAM搭配DRAM的混合內存系統，在內存控制器中增加寫記錄表和數據遷移模塊；寫記錄表根據被寫內存數據頁的地址，創建寫記錄條目，條目的信息包括數據頁地址以及內存數據的被寫次數；數據遷移模塊周期性讀取寫記錄表，并且將被寫頻繁的數據從PRAM遷移到DRAM中。

所屬技術領域

本發明涉及一種DRAM/PRAM異質混合內存系統的數據管理方法，針對一種DRAM和PRAM構成的異質混合內存系統，實現對混合內存數據管理，降低寫數據能耗，延長使用壽命。

背景技術

內存是計算機系統中的重要結構，主要存儲來自磁盤的數據，供處理器訪問使用。傳統的DRAM介質的內存必需持續地刷新電路以保持數據，使得內存占據系統能耗的很大比例。隨著容量的不斷增加，內存的能耗問題更加嚴重。相比于DRAM，phase-change RAM(PRAM)由于非易失性，不需要持續刷新保持數據，因此能耗大幅降低。其次，PRAM具有更高的存儲密度，是DRAM的2到4倍，具備更好地可拓展性。但PRAM也有其自身的不足，比如更長的寫操作時間以及更大的寫能耗。相反，DRAM則不存在這樣的問題。

由于PRAM和DRAM優勢的互補性，將兩者集成構造異質混合內存系統就變得十分自然。一般是大容量的PRAM和較小容量的DRAM搭配使用。內存系統中的數據以數據頁為粒度管理，每個數據頁的大小一般為8KB至32KB，每個數據頁有對應的邏輯地址和物理地址。邏輯地址由操作系統分配，而物理地址則決定數據頁在內存中的實際存儲位置。

內存系統向上服務于緩存系統，接受來自緩存的數據讀寫訪問。緩存系統的管理粒度是緩存塊，一般小于內存數據頁，所以來自緩存的讀寫訪問，最終落實到某個具體內存數據頁的特定數據頁小塊。內存系統向下從磁盤訪問數據，數據到達混合內存后，默認地存放到大容量的PRAM。因為PRAM的寫能耗和寫時間要大于DRAM，所以PRAM中的數據頁如果被頻繁地寫，就會影響系統的能耗和性能。

因此考慮將頻繁被寫的數據頁遷移到DRAM中。但是數據頁遷移也要消耗資源和能耗。根據數據頁的被寫次數分析，同一數據頁中的不同數據頁小塊被寫的頻繁度存在差異，有的數據頁小塊寫得多，有的數據頁小塊寫得少；而且，不同數據頁中的數據頁小塊被寫模式也存在差異，有的數據頁中的所有頁小塊都寫得多，有的數據頁中只有部分頁小塊被寫得多，還有的數據頁中的所有頁小塊都沒怎么被寫。最明智的做法是只對數據頁中被寫頻繁的數據頁小塊進行數據遷移。一方面規避數據在PRAM中寫操作的高能耗和長延時，另一面降低數據遷移的代價，最大限度地發揮混合內存的優勢。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺陷，提供一種DRAM/PRAM異質混合內存系統的數據管理方法。

本發明的內容和特征就是：針對DRAM和PRAM構成的異質混合內存的優化數據管理方法。主要的特征包括：創建被寫內存數據頁的寫記錄表，內存數據頁中的數據頁小塊的遷移，DRAM中的數據頁小塊替換。

本發明的一種DRAM/PRAM異質混合內存系統的數據管理方法，包含以下的技術步驟：

1)創建被寫內存數據頁的寫記錄表；

發生寫內存數據頁操作時，寫記錄表會記錄被寫內存數據頁的地址，并且將內存數據頁均分為相同大小的N個相鄰數據頁小塊，對應每個數據頁小塊創建一個4位的計數值；由于寫內存數據頁的寫操作最終會落到某個特定數據頁小塊，所以寫記錄表會對該數據頁小塊的記錄器累加1；

2)內存數據頁中的數據頁小塊的遷移；

內存數據頁默認地優先存儲在混合內存的PRAM中，數據遷移模塊掃描寫記錄表，發現某個內存數據頁中某個數據頁小塊的記錄器值大于事先設定的閥值，則負責將該數據頁小塊從PRAM遷移到DRAM中；

3)DRAM中的數據頁小塊替換；