本文選題：非易失性存儲器 + 相變存儲器��； 參考：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：新型可字節(jié)尋址的非易失性存儲器(NVM),例如相變存儲器(Phase Change Memory,PCM)在低能耗、高密度、就地更新數(shù)據(jù)等方面擁有很多的優(yōu)點(diǎn),但是由于NVM具有讀寫不對稱性特點(diǎn),即寫操作的代價(jià)要比讀操作代價(jià)高許多倍,從而造成較高的寫能耗,阻礙NVM的進(jìn)一步發(fā)展,因此減少NVM的能耗是NVM在市場中能夠廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要前提步驟。而非易失性存儲器的能耗大部分集中在寫NVM操作上,所以在設(shè)計(jì)節(jié)能的NVM系統(tǒng)中,最大的挑戰(zhàn)就是如何減少NVM上的寫操作次數(shù)。與閃存不同,PCM等非易失性存儲器的比特可變換特點(diǎn)使得PCM在更新數(shù)據(jù)時(shí)不需要先進(jìn)行擦除整塊數(shù)據(jù),然后再進(jìn)行更新數(shù)據(jù)操作,也就是只更新與輸入數(shù)據(jù)不一致的比特位,不需要更新與輸入數(shù)據(jù)一樣的比特位。因此,我們可以基于NVM的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)再結(jié)合相應(yīng)的方法就可以達(dá)到節(jié)省能耗的效果。本文提出了一種基于內(nèi)容感知的寫機(jī)制(CA-NVM)來減少基于NVM輔助存儲器的能耗。其核心思想就是基于NVM的文件系統(tǒng)在進(jìn)行I/O數(shù)據(jù)寫入時(shí),找一個(gè)與I/O寫請求頁內(nèi)容相似空閑數(shù)據(jù)頁作為待寫數(shù)據(jù)頁,如果兩個(gè)頁內(nèi)容具有較高的相似度,那么請求頁數(shù)據(jù)內(nèi)容寫入到空閑頁上時(shí)需要更新的比特位將會較少,達(dá)到減少寫次數(shù)的目的,從而相應(yīng)的減少了NVM存儲器的寫能耗。為了加速選擇與請求頁相似的空閑頁過程,本文引用了采樣機(jī)制,即分別從空閑頁和請求頁中取出部分樣品,然后對樣品進(jìn)行比較分析,得到一個(gè)較優(yōu)的空閑頁作為請求頁的待寫數(shù)據(jù)頁。由于基于NVM的輔助存儲器的空閑頁數(shù)量基數(shù)龐大且所處物理位置沒有規(guī)律性,所以本文為了方便空閑頁樣品的快速定位,設(shè)計(jì)了一個(gè)特殊的存儲區(qū)域來存儲部分空閑頁的樣品。本文收集日常的真實(shí)數(shù)據(jù)集作為一系列實(shí)驗(yàn)的輸入,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與傳統(tǒng)的隨機(jī)頁分配方式相比,本文提出的CA-NVM寫機(jī)制最高可以減少36.03%的寫次數(shù),以及平均減少的能耗大約為21.3%,因此CA-NVM是一種有效的減少NVM寫能耗方式。
[Abstract]:A new type of byte addressable nonvolatile memory, such as phase change memory, phase Change memory, has many advantages in low energy consumption, high density, updating data in situ, etc. That is, the cost of writing operation is many times higher than that of read operation, which results in higher write energy consumption and hinders the further development of NVM. Therefore, reducing the energy consumption of NVM is an important prerequisite for NVM to be widely used in the market. The energy consumption of non-volatile memory is mostly concentrated on writing NVM operation, so the biggest challenge in designing energy-efficient NVM system is how to reduce the number of write operations on NVM. Different from flash memory, the non-volatile memory such as PCM has the characteristics of bit transformability, which makes it unnecessary for PCM to erase the whole block of data and then update the data, that is, to update only bits that are inconsistent with the input data. There is no need to update the same bits as the input data. Therefore, we can combine this advantage of NVM and the corresponding method to achieve the effect of energy saving. In this paper, a content-based write mechanism (CA-NVM) is proposed to reduce the energy consumption of NVM-aided memory. Its core idea is that the file system based on NVM, when writing I / O data, finds an idle data page that is similar to the content of the I / O write request page as the data page to be written, if the two pages have a high similarity. Then the number of bits that need to be updated when the data content of the request page is written to the free page will be reduced to reduce the number of writes, thus reducing the write energy consumption of the NVM memory. In order to speed up the process of selecting free pages similar to the request pages, this paper refers to the sampling mechanism, that is, to take some samples from the free pages and the request pages respectively, and then to compare and analyze the samples. Get an optimal free page as the pending data page for the request page. Because the number of free pages in auxiliary memory based on NVM is very large and the physical position is not regular, in order to locate the sample of free page quickly, a special storage area is designed to store the sample of part of free page. This paper collects daily real data sets as input to a series of experiments. The experimental results show that compared with the traditional random page allocation, the CA-NVM writing mechanism proposed in this paper can reduce the number of writes by 36.03% up to 36.03%. And the average reduction in energy consumption is about 21.3, so CA-NVM is an effective way to reduce NVM write energy consumption.
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP333

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本文編號：1848689