流處理器相變存儲器主存的性能優(yōu)化.pdf

1、單芯片多處理器的發(fā)展和應(yīng)用不斷增加的性能和精度要求，需要計算機的主存系統(tǒng)增加容量以保存更大的工作集。DRAM是過去的幾十年里計算機主存系統(tǒng)采用的主流技術(shù)。但DRAM的工作原理決定了其可擴放性較差，且隨著主存容量的擴展，DRAM的漏電流功耗在主存系統(tǒng)能耗中所占的比例逐漸和動態(tài)功耗持平。隨著CMOS工藝不斷向16nm的極限尺寸發(fā)展，處理器片上存儲層次也需要新的存儲技術(shù)代替存儲密度較低而能耗較高的SRAM。以PCRAM和STT-RAM為代表的

2、新型存儲技術(shù)成為存儲器系統(tǒng)方面的研究熱點。PCRAM是非易失性的存儲器，具有很低的漏電流功耗，PCRAM具有接近完美的可擴放性和數(shù)倍于DRAM的存儲密度。雖然PCRAM在存儲密度和漏電流功耗控制方面具備了代替DRAM的能力，但是要用PCRAM完全代替DRAM目前還需要在降低讀寫延時，擴展生命周期，控制動態(tài)功耗等關(guān)鍵技術(shù)方面進行改進。
　　 本文主要從三個方面進行研究：利用避免冗余位寫技術(shù)延長PCRAM的生命周期，利用避免行緩存寫

3、回技術(shù)降低讀寫延時和動態(tài)功耗，并評估了訪存調(diào)度算法對PCRAM性能的影響。主要研究內(nèi)容和成果包括：（1）研究了PCRAM的工作原理，為PCRAM建立了抽象的性能模型，并將該模型用于模擬流處理器的主存系統(tǒng)。（2）研究了PCRAM的非易失性，并提出了利用該特性對PCRAM性能進行優(yōu)化的新技術(shù)。采用避免冗余位寫技術(shù)優(yōu)化了PCRAM的可寫次數(shù)，從而延長了PCRAM主存系統(tǒng)的生命周期；利用避免行緩存寫回技術(shù)減少了無效寫操作的次數(shù)，有效的彌補了避免