基于PCM和DRAM的混合主存仿真系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、相變存儲器（Phase Change Memory，PCM）是一種具有吸引力和發(fā)展?jié)摿Φ男滦痛鎯夹g(shù)，具有非易失性、高讀取速度、高存儲密度以及低靜態(tài)功耗等優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)良特性使得PCM有望成為新一代主存系統(tǒng)的繼任者。然而，與當(dāng)前的動態(tài)隨機(jī)訪問存儲器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）相比，PCM具有寫速度慢以及耐寫性差等劣勢。這意味著目前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使用PCM完全替代DRAM作為主存還不切實(shí)際。而這也

2、引發(fā)了許多研究熱點(diǎn):如何將PCM用于主存系統(tǒng)之中;如何從PCM和DRAM中各取優(yōu)勢以實(shí)現(xiàn)快響應(yīng)、大容量、高可靠的主存系統(tǒng);如何實(shí)現(xiàn)基于PCM和DRAM的混合主存數(shù)據(jù)管理等等。然而，目前缺乏可用的PCM設(shè)備，更無從構(gòu)建基于PCM和DRAM的真實(shí)主存系統(tǒng)，這使得相關(guān)研究得不到有效實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。更進(jìn)一步來說，即使未來出現(xiàn)可用PCM設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)固定，參數(shù)無法靈活配置等問題，亦會導(dǎo)致一些主存內(nèi)部算法無法應(yīng)用其中得以驗(yàn)證。因此，為了解決PCM研究

3、火熱與相關(guān)實(shí)驗(yàn)環(huán)境缺乏的矛盾，本文的核心研究工作便是:設(shè)計(jì)并構(gòu)建一個(gè)配置靈活、使用便捷、結(jié)果精確的基于PCM和DRAM的混合主存仿真系統(tǒng)。
　　本文首先概述了選題背景以及研究意義，介紹了現(xiàn)有主存仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)，總結(jié)分析了其不能完全滿足當(dāng)前主存研究的實(shí)際需求，在此背景下提出并構(gòu)建了一個(gè)基于PCM和DRAM的混合主存仿真系統(tǒng)。然后，本文著重闡述了該仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)、功能模塊、時(shí)序模型、功耗模型、混合主存分配接口以及可視化用戶界面等重

4、要組成部分。最后，通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用場景示例，說明了所構(gòu)建仿真系統(tǒng)的有效性及可用性。本文主要貢獻(xiàn)可歸納如下:
　　(1)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持基于多種主存架構(gòu)的仿真系統(tǒng)，它構(gòu)建了主存系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊，并實(shí)現(xiàn)了可視化用戶界面交互，具有配置靈活豐富、運(yùn)行簡單便捷、仿真結(jié)果詳盡等特點(diǎn)。
　　(2)分別構(gòu)建了與DRAM和PCM運(yùn)行機(jī)制相符的時(shí)序模型及功耗模型，并通過驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明了其仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　(3)基于該混合主