本文關鍵詞： 相變存儲器 混合主存 仿真系統(tǒng) 時序模型 功耗模型　出處：《中國科學技術大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：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,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。這些優(yōu)良特性使的 PCM有望成為新一代主存系統(tǒng)的繼任者。然而,與當前的動態(tài)隨機訪問存儲器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)相比,PCM具有寫速度慢以及耐寫性差等劣勢。這意味著目前在計算機系統(tǒng)中,使用PCM完全替代DRAM作為主存還不切實際。而這也引發(fā)了許多研究熱點:如何將PCM用于主存系統(tǒng)之中;如何從PCM和DRAM中各取優(yōu)勢以實現(xiàn)快響應、大容量、高可靠的主存系統(tǒng);如何實現(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設備,更無從構建基于PCM和DRAM的真實主存系統(tǒng),這使得相關研究得不到有效實現(xiàn)和驗證。更進一步來說,即使未來出現(xiàn)可用PCM設備,由于其結構固定,參數(shù)無法靈活配置等問題,亦會導致一些主存內(nèi)部算法無法應用其中得以驗證。因此,為了解決PCM研究火熱與相關實驗環(huán)境缺乏的矛盾,本文的核心研究工作便是:設計并構建一個配置靈活、使用便捷、結果精確的基于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,總結分析了其不能完全滿足當前主存研究的實際需求,在此背景下提出并構建了一個基于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)的實現(xiàn)架構、功能模塊、時序模型、功耗模型、混合主存分配接口以及可視化用戶界面等重要組成部分。最后,通過驗證性實驗以及應用場景示例,說明了所構建仿真系統(tǒng)的有效性及可用性。本文主要貢獻可歸納如下:(1)設計并實現(xiàn)了一個支持基于多種主存架構的仿真系統(tǒng),它構建了主存系統(tǒng)的各個功能模塊,并實現(xiàn)了可視化用戶界面交互,具有配置靈活豐富、運行簡單便捷、仿真結果詳盡等特點。(2)分別構建了與DRAM和PCM運行機制相符的時序模型及功耗模型,并通過驗證實驗證明了其仿真結果的準確性。(3)基于該混合主存仿真系統(tǒng),提出了一個應用可控的混合主存分配接口,彌補了當前主存仿真系統(tǒng)一大缺陷:即不具備對異質(zhì)存儲區(qū)分的功能。(4)探討了所構建混合主存仿真系統(tǒng)的多種應用場景,指出其為主存相關研究工作帶來的實際便利。
[Abstract]:Phase Change memory (PCM) is a new type of storage technology with attractive and potential development. The advantages of high memory density and low static power consumption make PCM a promising successor for a new generation of main-memory systems. Compared with the current dynamic Random Access memory DRAM, PCMs have the disadvantages of slow writing speed and poor writeability, which means that they are currently in computer systems. It is impractical to use PCM to replace DRAM as main memory completely, and this has caused many research hotspots: how to use PCM in main memory system, how to take advantage of PCM and DRAM to realize fast response, large capacity and high reliability main memory system; How to realize the mixed main memory data management based on PCM and DRAM, etc. However, there is a lack of available PCM devices at present, and there is no way to build real main memory system based on PCM and DRAM. Further, even if the PCM devices are available in the future, because of their fixed structure, the parameters can not be flexibly configured, and so on. Therefore, in order to solve the contradiction between the hot PCM research and the lack of related experimental environment, the core research work of this paper is: design and build a flexible configuration, easy to use, Results the hybrid main memory simulation system based on PCM and DRAM is accurate. Firstly, this paper summarizes the background and significance of the research, introduces the characteristics of the existing main memory simulation system, and analyzes that it can not fully meet the actual needs of the current main memory research. In this background, a hybrid main memory simulation system based on PCM and DRAM is proposed and constructed. Hybrid memory allocation interface and visual user interface, etc. Finally, through validation experiments and application scenario examples, The main contributions of this paper can be summarized as follows: 1) Design and implementation of a simulation system based on multiple main memory architectures, which constructs various functional modules of the main memory system. The visual user interface interaction is realized, which has the characteristics of flexible configuration, simple and convenient operation, detailed simulation results, etc.) the timing model and the power consumption model which are consistent with the running mechanism of DRAM and PCM are constructed, respectively. The accuracy of the simulation results is proved by the verification experiment. Based on the hybrid main memory simulation system, a controllable hybrid main memory allocation interface is proposed. This paper makes up for a big defect of the current main memory simulation system, that is, it does not have the function of differentiating heterogeneous memory. It discusses the various application scenarios of the hybrid main memory simulation system, and points out the practical convenience it brings for the research work on the main memory.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

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