一种基于访存行为地址映射机制的混合内存系统

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1、小型微型计算机系统2014年6月第6期JournalofChineseComputerSystemsVol．35No．62014一种基于访存行为地址映射机制的混合内存系统王强，陈岚，郝晓冉(中国科学院微电子研究所，北京100029)E-mail:wangqiang@ime．ac．cn摘要:相变存储器(PCM)是一种高密度的新型存储器件，其数据读取性能与现有动态随机存储器(DＲAM)相当且具有低功耗和按位寻址的特性，具备了替代DＲAM的潜力，特别是应用在能量受限的移动计算系统中更能发挥优势．但是PCM在延迟和功耗方面存在读写不对称性，访问延迟大，写入功耗高且使用寿命

2、受限．如何充分利用这一新型存储技术，通过存储结构的创新来实现计算机系统访存高性能和低功耗的目的，是研究的热点和重点．本文重点针对PCM的这些问题，提出了一种基于访存行为地址重映射机制MAＲM的PCM-DＲAM混合内存系统．该内存系统将PCM和DＲAM置于同一地址空间，以实时监测到的物理内存访问为基本依据，利用内存系统的物理地址重映射机制实现对PCM和DＲAM物理页面的有效管理．实验表明，与传统的DＲAM内存系统相比，基于MAＲM管理策略的PCM-DＲAM混合内存系统可实现32%的功耗延时积收益．关键词:相变存储器;混合内存;地址重映射;能耗有效管理中图分类号:TP

3、333文献标识码:A文章编号:1000-1220(2014)06-1201-06HybridMemorySystemUsingMemoryAccess-awareＲemappingMechanismWANGQiang，CHENLan，HAOXiao-ran(InstituteofMicroelectronics，ChineseAcademyofSciences，Beijing100029，China)Abstract:Asanadvancedmemorydevicewithhighdensity，Phase-changememoryiscomparablewith

4、DＲAMinreading．Soitisin-creasinglyconsideredasaprevalentDＲAMalternativeduetoitshighdensity，lowstandbypowerandbitaddressability，especiallyinthedesignofmobilecomputingsystemswithlimitedpowersupply．Butlongwritelatency，largewriteenergyandlimitedendurancearebecomingobstaclesofPCMtechnology．

5、Animportantconcernforresearchersistoachievehigh-performanceandlow-powermemoryaccessaccordingtotheinnovationofmemoryarchitectureusingthisnewtypeofmemorytechnologysufficiently．Inthispa-per，weproposeaMemoryAccess-awareＲemappingMechanismforPCM-DＲAMhybridmemorysystemtotackletheaboveprob-le

6、ms．ThissystemplacesPCMandDＲAMinthesameaddressspaceandimplementsthemanagementofPCMandDＲAMphysicalpageframeusingaddressremappingmechanism，accordingtoreal-timemonitoringofmemoryaccesspattern．ExperimentresultsdemonstrateanEnergy-DelayProduct(EDP)improvementof32%onaverageinMAＲM-basedPCM-DＲ

7、AMhybridmemorysys-tem，comparedtoconventionalDＲAMmemorysystem．Keywords:phase-changememory;hybridmainmemory;addressremapping;energyefficientmanagement1引言这也加剧了对能量的消耗．同时，随着集成电路关键尺寸的减小，DＲAM存储器件在尺寸收缩、功耗控制和存储密度方面移动终端设备已经深入到人们日常生活的各个方面，例的发展遇到了极大的困难，DＲAM内存技术也已遭遇瓶颈．如智能手机和平板电脑．它们作为一种高性能移动计算系统，综合

8、上述因素，