基于多级磁自旋存储器的Cache调度策略的设计

摘要

多级磁自旋存储器(Multi-Level Cell Spin-Transfer Torque RAM,MLC STT-RAM)可在一个存储单元中存储多个比特位,有望取代SRAM用于构建大容量低功耗的最后一级Cache(Last Level Cache,LLC)。MLC STT-RAM的静态功耗在理论上为0,且拥有高密度和优秀的读操作特性,但它的缺陷在于低效的写操作。针对这一问题,在MLC STT-RAM Cache hard/soft逻辑分区结构的基础上,实现了MLC STT-RAM LLC写操作密集度预测技术以及相应Cache结构的设计。通过动态预测写操作密集度较高的Cache块,帮助MLC STT-RAM LLC减少执行写操作的代价。预测的基本思想是利用访存指令地址与相应Cache块行为特征的联系,根据预测结果决定数据在LLC中的放置位置。实验结果显示,在MLC STT-RAM LLC中应用写操作密集度预测技术,使得写操作动态功耗降低6.3%的同时,系统性能有所提升。