本文關(guān)鍵詞： 相變存儲(chǔ)器 混合主存 仿真系統(tǒng) 時(shí)序模型 功耗模型　出處：《中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：相變存儲(chǔ)器(Phase Change Memory,PCM)是一種具有吸引力和發(fā)展?jié)摿Φ男滦痛鎯?chǔ)技術(shù),具有非易失性、高讀取速度、高存儲(chǔ)密度以及低靜態(tài)功耗等優(yōu)點(diǎn)。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(dāng)前的動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)相比,PCM具有寫(xiě)速度慢以及耐寫(xiě)性差等劣勢(shì)。這意味著目前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,使用PCM完全替代DRAM作為主存還不切實(shí)際。而這也引發(fā)了許多研究熱點(diǎn):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(shì)以實(shí)現(xiàn)快響應(yīng)、大容量、高可靠的主存系統(tǒng);如何實(shí)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(shè)備,更無(wú)從構(gòu)建基于PCM和DRAM的真實(shí)主存系統(tǒng),這使得相關(guān)研究得不到有效實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō),即使未來(lái)出現(xiàn)可用PCM設(shè)備,由于其結(jié)構(gòu)固定,參數(shù)無(wú)法靈活配置等問(wèn)題,亦會(huì)導(dǎo)致一些主存內(nèi)部算法無(wú)法應(yīng)用其中得以驗(yàn)證。因此,為了解決PCM研究火熱與相關(guān)實(shí)驗(yàn)環(huán)境缺乏的矛盾,本文的核心研究工作便是:設(shè)計(jì)并構(gòu)建一個(gè)配置靈活、使用便捷、結(jié)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(diǎn),總結(jié)分析了其不能完全滿(mǎn)足當(dāng)前主存研究的實(shí)際需求,在此背景下提出并構(gòu)建了一個(gè)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(shí)現(xiàn)架構(gòu)、功能模塊、時(shí)序模型、功耗模型、混合主存分配接口以及可視化用戶(hù)界面等重要組成部分。最后,通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)以及應(yīng)用場(chǎng)景示例,說(shuō)明了所構(gòu)建仿真系統(tǒng)的有效性及可用性。本文主要貢獻(xiàn)可歸納如下:(1)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)支持基于多種主存架構(gòu)的仿真系統(tǒng),它構(gòu)建了主存系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊,并實(shí)現(xiàn)了可視化用戶(hù)界面交互,具有配置靈活豐富、運(yùn)行簡(jiǎn)單便捷、仿真結(jié)果詳盡等特點(diǎn)。(2)分別構(gòu)建了與DRAM和PCM運(yùn)行機(jī)制相符的時(shí)序模型及功耗模型,并通過(guò)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)證明了其仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。(3)基于該混合主存仿真系統(tǒng),提出了一個(gè)應(yīng)用可控的混合主存分配接口,彌補(bǔ)了當(dāng)前主存仿真系統(tǒng)一大缺陷:即不具備對(duì)異質(zhì)存儲(chǔ)區(qū)分的功能。(4)探討了所構(gòu)建混合主存仿真系統(tǒng)的多種應(yīng)用場(chǎng)景,指出其為主存相關(guān)研究工作帶來(lái)的實(shí)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(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：1554169