数据块热度感知的相变存储器读缓存优化策略研究

摘要

相变存储器（PCM，Phase Change Memory）因非易失性、可扩展性与存储密度高、访问延迟与静态功耗低、以及耐辐射等诸多优点成为一种极具应用前景的新型存储介质，受到了学术界与工业界的广泛关注与研究。主流的研究方向之一是将PCM用作外部设备的读缓存，用作外存的读缓存时，存在PCM读吞吐率受制于写吞吐率问题，影响PCM缓存的读性能。
　　针对读性能问题，提出了一种数据块热度感知的方法以提高使用PCM作为存储介质的读缓存的吞吐率。通过记录数据块的历史访问信息，发现热点数据块（具有更高访问概率的数据块），并仅将这些热点数据块放置到 PCM读缓存中，而将其它数据放置到其他存储介质中，避免PCM中缓存的页面被频繁替换，增大PCM的读写频度比，从而达到在写吞吐率受限的情况下提升PCM缓存的读吞吐率的目标。
　　运行大量采集于真实系统的工作负载以评估该策略的有效性与效率。仿真实验结果表明，与传统最近最少使用算法相比，使用数据块热度感知的优化策略后，PCM读缓存的吞吐率得到有效的提升，读吞吐率能够平均提高约32.6％。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究意义

1.4 课题来源

1.5 课题主要研究工作

2 相变存储器相关技术

2.1 相变存储器的工作原理

2.2 相变存储器读缓存架构

2.3 相变存储器优化策略介绍

2.4 本章小结

3 数据块热度感知的相变存储器读缓存优化策略的设计

3.1 相变存储器读缓存的性能问题

3.2 访存数据存取行为的分析

3.3 策略的主要思想与设计原则

3.4 算法过程

3.5 重要参数

3.6 本章小结

4 数据块热度感知的相变存储器读缓存优化策略的实现

4.1 相变存储器读缓存优化策略的模块架构

4.2 相变存储器读缓存优化策略的工作流程

4.3 主要数据结构

4.4 本章小结

5 实验与分析

5.1 工作负载介绍

5.2 实验其它配置

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

附 录 攻读学位期间主要研究成果