基于相變存儲器電流約束下片內(nèi)并行寫入操作研究.pdf

1、隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，處理器和存儲器作為計算機組成的主要部件，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)得到了極大的提高與改善。由于器件自身特點的局限性，目前所廣泛使用的主存儲器在訪問速度上嚴重落后于處理器，“存儲墻”問題已經(jīng)相當(dāng)突出，亟待解決;同時，主存器件的集成度已經(jīng)接近目前工藝的極限，所帶來的單位面積能耗、散熱問題已日益突出，成為制約計算機系統(tǒng)性能整體提高的主要瓶頸。作DRAM被作為主存所使用，應(yīng)用范圍非常廣泛。DRAM設(shè)計技術(shù)發(fā)展到今天，其各項性能指標(biāo)大幅提

2、高的可能性已經(jīng)非常小，所固有的一些架構(gòu)及使用材料特性制約著能耗等問題的解決。如何解決主存所面臨的困局，是目前研究人員關(guān)注的重點之一。
　　在各類計算機系統(tǒng)中，特別是大型計算機系統(tǒng)中，隨著系統(tǒng)占用資源的迅速擴大，系統(tǒng)能耗也在成倍增加，所帶來的能耗成本問題越來越受到人們的重視。能耗的大幅增加，不僅帶來成本提高，也對系統(tǒng)本身的穩(wěn)定構(gòu)成了威脅，帶來了許多系統(tǒng)隱患，降低了系統(tǒng)運行的安全性。因此，在下一代的存儲系統(tǒng)中，降低能耗是改善技術(shù)工藝、

3、改變存儲技術(shù)的主要考慮指標(biāo)之一，有著非常深遠的現(xiàn)實意義。
　　由于目前DRAM技術(shù)的固有特性，不少研究人員們將尋找其他替代儲存器件作為了研究方向。而相變存儲器（Phase Change Memory,縮寫PCM）就是這樣一種極具發(fā)展?jié)摿Φ姆且资源鎯橘|(zhì)，其憑借低能耗、高可擴展性、非易失的特點，受到學(xué)界與工業(yè)界的廣泛關(guān)注。由于材料特性及目前工藝的局限，PCM要想作為主存使用還需要在訪問速度、損耗均衡、硬件糾錯技術(shù)、壞塊重用技術(shù)、軟

4、件優(yōu)化等方面做進一步的研究。而在這些問題中，如何提高其訪存速度，是直接關(guān)系到其能否用于主存的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
　　本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，仔細研究PCM已有的各種提高訪存速度的方案策略，分析現(xiàn)有方案的優(yōu)勢和缺陷，最終提出基于電流約束的片內(nèi)并行讀寫操作策略。在文中所提出的策略中，首先增加了電流池監(jiān)控部件，利用電流池對片內(nèi)讀寫操作時電流使用情況進行監(jiān)控;然后采用預(yù)讀原數(shù)據(jù)、減少對原數(shù)據(jù)位修改的寫操作策略，以盡量控制并減少每次寫操作時