CN104834606A - 一种异构混融层次式内存设备 - Google Patents

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CN104834606A CN201510007537.5A CN201510007537A CN104834606A CN 104834606 A CN104834606 A CN 104834606A CN 201510007537 A CN201510007537 A CN 201510007537A CN 104834606 A CN104834606 A CN 104834606A
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吴丹宇
邢伟
张东
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Abstract

提出一种异构混融层次式内存设备，包括内存控制器、由DRAM器件构成的缓存器、以及由PCM非易失存储器和FLASH非易失存储器构成的混融扩展存储器；其中，所述混融扩展存储器可以通过增加所述PCM非易失存储器或所述FLASH非易失存储器的方式进行容量扩展。本发明提出的所述设备可以对异构混融体系架构下的内存进行有效的扩展。

Description

一种异构混融层次式内存设备
技术领域
本发明涉及计算机存储技术，具体涉及一种异构混融层次式内存设备。
背景技术
传统内存DRAM的工艺十分成熟，可靠性也很稳定。但随着工艺制程的降低，DRAM将面临可扩展性难题。相比DRAM而言，新型非易失存储器件的优势明显，以PCM为代表的新型非易失存储器件具有良好的可扩展性，其理论最小的特征尺寸为5～8nm，比DRAM小很多，且具有较低的静态功耗；但是其读写延迟特别是写延迟较大，写入次数有限。
当前的内存系统组织结构是专为易失的、读写差异小、不存在寿命问题的DRAM而设计的，但是这种系统组织结构对于新型非易失存储器而言是不适用的。当前的内存管理方法、访问接口设计、内存调度等并没有考虑NVM的寿命、写性能、读写不均衡等问题，导致非易失存储器的上述特性不能够得到充分的发挥；同时传统的内存系统组织结构还可能会将新型存储器件的弱点放大，不利于构建高性能、低功耗、大容量异构混融内存系统。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，提出一种异构混融层次式内存设备，包括：
内存控制器；
由DRAM器件构成的缓存器；以及，
由PCM非易失存储器和/或FLASH非易失存储器构成的混融扩展存储器；
其中，所述混融扩展存储器可以通过增加所述PCM非易失存储器或所述
FLASH非易失存储器的方式进行容量扩展。
特别地，
当CPU请求数据时，所述内存控制器首先访问所述缓存器，若在所述缓存器中找到所述CPU请求的所述数据，则从所述缓存器中读出所述数据并反馈给所述CPU。
特别地，
若未在所述缓存器中找到所述CPU请求的所述数据，则所述内存控制器访问所述混融扩展存储器，读出所述数据并反馈给所述CPU，同时将所述数据保存到所述缓存器。
本发明的有益效果是：通过异构混融层次式内存体系结构，可以对异构混融体系架构下的内存进行有效的扩展，基于DRAM、PCM和Flash三种介质进行有效的组合，使得各自的优势均可以最大程度的得到发挥，对三种介质进行角色分配，DRAM充当非易失性存储的Cache，这里所说的非易失性存储指的是PCM和Flash，非易失存储器作为DRAM的后端扩展内存，提供层次式内存体系结构的扩展性支撑。模块化的设计思想，对结构进行了分层处理，有效的避免了扩展内存时对整个内存体系的冲击，例如，内存需要进行扩展时，只需要通过对混融扩展层增加新的PCM即可达到内存的增加。对于当今对内存容量要求较高的领域方面，具有很高的技术价值。
附图说明
图1是现有技术中内存体系结构图；
图2是本发明提出的异构混融层次式内存设备体系结构图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明提出的异构混融层次式内存设备的体系结构进行详细描述，参见附图2，本发明提出的方案基于DRAM、PCM和Flash三种介质进行有效的组合，使得各自的优势均可以最大程度的得到发挥，对三种介质进行角色分配，DRAM充当非易失性存储的缓存Cache，这里所说的非易失性存储指的是PCM和Flash，非易失存储器作为DRAM的后端扩展内存，提供层次式内存体系结构的扩展性支撑，以使得各自的优势均可以最大程度的得到发挥，而且避免各自的劣势，提供一个整体性能优良的混合内存系统。
再参见附图2，异构混融层次式内存设备体系结构包括：(1)内存控制器、(2)缓存Cache层、(3)混融扩展层。
通过对整个内存体系结构分为内存控制器、缓存Cache层、混融扩展层的三部分设计，当进行扩展内存时，只需要在混融扩展层进行有效的扩展即可。
针对实现的具体如下：当CPU请求数据的时候，调用内存控制器进行对内存数据进行处理，如果请求数据在Cache层可以找到，则直接在Cache进行数据反馈给CPU，如果内存控制器首先在Cache层没有找到数据的话，则算是不命中，直接会访问混融扩展层(内存)来进行数据的传递。这是从数据的传递部分对内存体系结构进行了描述。另外，对于内存的可扩展性可以从如下进行阐述：内存需要进行扩展时，只需要通过对混融扩展层增加新的PCM即可达到内存的增加。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种异构混融层次式内存设备，其特征在于，包括：
内存控制器；
由DRAM器件构成的缓存器；以及，
由PCM非易失存储器和/或FLASH非易失存储器构成的混融扩展存储器；
其中，所述混融扩展存储器可以通过增加所述PCM非易失存储器或所述FLASH非易失存储器的方式进行容量扩展。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于：
当CPU请求数据时，所述内存控制器首先访问所述缓存器，若在所述缓存器中找到所述CPU请求的所述数据，则从所述缓存器中读出所述数据并反馈给所述CPU。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：
若未在所述缓存器中找到所述CPU请求的所述数据，则所述内存控制器访问所述混融扩展存储器，读出所述数据并反馈给所述CPU，同时将所述数据保存到所述缓存器。
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