[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于布隆過(guò)濾器的雙層讀寫(xiě)磨損均衡方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010041828.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111290706B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王進(jìn)祥;牛娜;付方發(fā);苑嘉才;來(lái)逢昌;王永生
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F3/06
• 分類(lèi)號(hào): G06F3/06;G06F12/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 時(shí)起磊

一種基于布隆過(guò)濾器的雙層讀寫(xiě)磨損均衡方法，本發(fā)明涉及混合內(nèi)存存儲(chǔ)器控制器磨損均衡方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有表格磨損均衡算法空間開(kāi)銷(xiāo)大的問(wèn)題。本發(fā)明將計(jì)數(shù)布隆過(guò)濾器應(yīng)用在存儲(chǔ)器控制器的設(shè)計(jì)中，通過(guò)動(dòng)態(tài)的更改讀寫(xiě)布隆過(guò)濾器的閾值來(lái)代表訪存程序的時(shí)間局部性。同時(shí)，通過(guò)對(duì)讀寫(xiě)布隆過(guò)濾器中的數(shù)值與動(dòng)態(tài)閾值的比較來(lái)判斷頁(yè)面的讀寫(xiě)熱度。使混合內(nèi)存的高度寫(xiě)磨損頁(yè)面與輕度寫(xiě)磨損頁(yè)面就行交換，達(dá)到混合內(nèi)存整體磨損均衡的效果，從而提高混合內(nèi)存系統(tǒng)的整體壽命。本發(fā)明用于混合內(nèi)存的磨損均衡控制領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及混合內(nèi)存存儲(chǔ)器控制器磨損均衡方法。

背景技術(shù)

為了滿足現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)對(duì)存儲(chǔ)器內(nèi)存的大容量和低功耗的要求，DRAM與非易失性存儲(chǔ)器構(gòu)成的混合型內(nèi)存得到了廣泛的應(yīng)用。在非易失存儲(chǔ)器中相變存儲(chǔ)器PCM(PhaseChange Memory)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的新寵。相比于傳統(tǒng)DRAM，PCM持久性?xún)?nèi)存具有靜態(tài)功率低，存儲(chǔ)密度高，按字節(jié)尋址的能力和數(shù)據(jù)持久力高等優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)為存儲(chǔ)器的高效性能帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。盡管PCM優(yōu)點(diǎn)眾多，但其較高的寫(xiě)入延時(shí)和較低的寫(xiě)耐受力限制了PCM的使用壽命。在PCM和DRAM的混合主存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)中，如何提高平行混合架構(gòu)中PCM的使用壽命成為目前的研究熱點(diǎn)。磨損均衡算法是被廣泛采用的用于提高混合存儲(chǔ)器耐受性的一種方法。磨損均衡技術(shù)把上層不均衡的寫(xiě)訪問(wèn)通過(guò)重映射后均衡地寫(xiě)回到底層物理單元上，避免一些內(nèi)存行因?yàn)閷?xiě)次數(shù)過(guò)高而提前磨穿，從而提升混合內(nèi)存系統(tǒng)的壽命。磨損均衡需要解決惡意攻擊和正常負(fù)載下混合內(nèi)存系統(tǒng)的壽命問(wèn)題。對(duì)于混合存儲(chǔ)器，目前的磨損均衡算法分為基于表格的磨損均衡算法和基于代數(shù)的磨損均衡算法。基于表格的磨損均衡算法使用地址映射表記錄邏輯地址與物理地址之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，周期性的交換寫(xiě)次數(shù)較高和較低的區(qū)域，從而達(dá)到磨損均衡的目的，但是表格磨損均衡算法需要較高的時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo)。代數(shù)磨損均衡算法使用代數(shù)函數(shù)將邏輯地址隨機(jī)的重映射到物理空間，空間開(kāi)銷(xiāo)很低，代數(shù)磨損均衡算法可以在內(nèi)存器控制器或芯片內(nèi)部執(zhí)行。但代數(shù)磨損均衡算法普遍面臨著磨損預(yù)測(cè)不準(zhǔn)確的問(wèn)題，該類(lèi)算法只能全局的輪轉(zhuǎn)交換頁(yè)面，并未有針對(duì)性的對(duì)某些寫(xiě)熱度很高的頁(yè)面進(jìn)行特殊的磨損均衡處理。因此，提出一種低開(kāi)銷(xiāo)、高預(yù)測(cè)率的混合內(nèi)存磨損均衡算法是非常有必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有表格磨損均衡算法時(shí)間和空間開(kāi)銷(xiāo)大的問(wèn)題，而提出一種基于布隆過(guò)濾器的雙層讀寫(xiě)磨損均衡方法。

一種基于布隆過(guò)濾器的雙層讀寫(xiě)磨損均衡方法具體過(guò)程為：

步驟1、當(dāng)有操作對(duì)頁(yè)面P訪存時(shí)，request_counter加1；

如果當(dāng)前的操作是寫(xiě)操作，則通過(guò)兩個(gè)哈希函數(shù)，對(duì)write_counting_bloom_filter相應(yīng)位置加1，進(jìn)入步驟2；

如果當(dāng)前的操作是讀操作，則通過(guò)兩個(gè)哈希函數(shù)，對(duì)read_counting_bloom_filter相應(yīng)位置加1，進(jìn)入步驟3；

所述request_counter為訪存請(qǐng)求計(jì)數(shù)器；

所述write_counting_bloom_filter為寫(xiě)布隆過(guò)濾器，read_counting_bloom_filter為讀布隆過(guò)濾器；

在時(shí)間T內(nèi)，將當(dāng)前寫(xiě)操作使得兩個(gè)哈希函數(shù)對(duì)write_counting_bloom_filter相應(yīng)位置write_counting_bloom_filter[i]和write_counting_bloom_filter[j]的值均大于PCM_write_threhold的頁(yè)面認(rèn)為是寫(xiě)磨損較多頁(yè)面；