一种MRAM仿真系统的设计实现

摘要

计算机科学技术日新月异的发展，对存储器的集成度、读写速度、可靠性等方面提出了更高的要求。在这种形势下，传统存储器如SRAM(Static Random Access Memory,静态随机存储器)、DRAM(DynamicRandom Access Memory,动态随机存储器)、Flash等的缺陷逐步暴露出来。SRAM存在能量泄露的问题，DRAM存在功耗过高的问题，Flash存储器也存在着使用寿命较短，稳定性不断退化等问题。传统存储器可扩展性受到局限，需要新一代存储器适应技术的发展和要求。
　　MRAM是磁阻式随机访问存储器(MagneticRandom Access Memory)的简称。近年来，TMR效应和STT效应的发现，使得MRAM技术得到了极大的发展。MRAM同时具备SRAM的高速读写性能、DRAM的高集成度与Flash存储器的非易失性等优点。与传统的存储器相比，MRAM具有更好的性能。
　　为了研究MRAM用作主存时的各项性能，进一步探究MRAM作为DRAM主存替代品的可能性，根据MRAM的原理以及特点，设计并实现了一个MRAM仿真系统，由trace发生器、MRAM控制器和MRAM存储体三部分组成。MRAM仿真系统接收来自处理器(CPU)对主存的读写请求，并根据设计的地址映射算法，对请求进行调度，完成对MRAM存储器的读写请求。最终对仿真结果进行分析。
　　对MRAM仿真系统的测试结果表明，用MRAM做主存能够发挥出MRAM的优势，获得良好的请求响应时间、请求带宽等性能。可以期待MRAM将成为一种理想的主存替代品。

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1 绪论

1.1课题背景

1.2国内外研究现状

1.3课题的主要研究工作

2 相关技术介绍

2.1 MRAM基本原理

2.2 MRAM芯片介绍

2.3本章小结

3 MRAM仿真方案设计

3.1总体方案设计

3.2 CPU仿真设计

3.3 MRAM控制器的设计

3.4 MRAM数据总线的模拟

3.5 MRAM存储体的设计

3.6 MRAM命令及其时序

3.7 本章小结

4 地址映射算法

4.1地址映射原理

4.2地址映射方案

4.3本章小结

5 MRAM仿真方案实现

5.1一些基本数据结构

5.2 MRAM控制器的实现

5.3 地址映射的实现

5.4 MRAM存储体的实现

5.5 本章小结

6 MRAM仿真测试与分析

6.1 测试环境

6.2 测试方案

6.3测试结果与分析

6.4 本章小结

7 总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

致谢

参考文献