【摘要】：單芯片多處理器的發(fā)展和應(yīng)用不斷增加的性能和精度要求,需要計(jì)算機(jī)的主存系統(tǒng)增加容量以保存更大的工作集。DRAM是過去的幾十年里計(jì)算機(jī)主存系統(tǒng)采用的主流技術(shù)。但DRAM的工作原理決定了其可擴(kuò)放性較差,且隨著主存容量的擴(kuò)展,DRAM的漏電流功耗在主存系統(tǒng)能耗中所占的比例逐漸和動(dòng)態(tài)功耗持平。隨著CMOS工藝不斷向16nm的極限尺寸發(fā)展,處理器片上存儲(chǔ)層次也需要新的存儲(chǔ)技術(shù)代替存儲(chǔ)密度較低而能耗較高的SRAM。以PCRAM和STT-RAM為代表的新型存儲(chǔ)技術(shù)成為存儲(chǔ)器系統(tǒng)方面的研究熱點(diǎn)。PCRAM是非易失性的存儲(chǔ)器,具有很低的漏電流功耗,PCRAM具有接近完美的可擴(kuò)放性和數(shù)倍于DRAM的存儲(chǔ)密度。雖然PCRAM在存儲(chǔ)密度和漏電流功耗控制方面具備了代替DRAM的能力,但是要用PCRAM完全代替DRAM目前還需要在降低讀寫延時(shí),擴(kuò)展生命周期,控制動(dòng)態(tài)功耗等關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行改進(jìn)。 本文主要從三個(gè)方面進(jìn)行研究:利用避免冗余位寫技術(shù)延長(zhǎng)PCRAM的生命周期,利用避免行緩存寫回技術(shù)降低讀寫延時(shí)和動(dòng)態(tài)功耗,并評(píng)估了訪存調(diào)度算法對(duì)PCRAM性能的影響。主要研究?jī)?nèi)容和成果包括:(1)研究了PCRAM的工作原理,為PCRAM建立了抽象的性能模型,并將該模型用于模擬流處理器的主存系統(tǒng)。(2)研究了PCRAM的非易失性,并提出了利用該特性對(duì)PCRAM性能進(jìn)行優(yōu)化的新技術(shù)。采用避免冗余位寫技術(shù)優(yōu)化了PCRAM的可寫次數(shù),從而延長(zhǎng)了PCRAM主存系統(tǒng)的生命周期;利用避免行緩存寫回技術(shù)減少了無效寫操作的次數(shù),有效的彌補(bǔ)了避免冗余位寫技術(shù)帶來的性能損失,提高了PCRAM主存的性能同時(shí)降低了動(dòng)態(tài)功耗。實(shí)驗(yàn)評(píng)測(cè)了以上兩種技術(shù)的優(yōu)化效果:避免冗余位寫技術(shù)平均使PCRAM生命周期延長(zhǎng)3.2倍,優(yōu)化后的寫操作能耗是原系統(tǒng)寫操作能耗的42%。(3)通過對(duì)PCRAM存儲(chǔ)技術(shù)特點(diǎn)和流處理器訪存特征的分析,評(píng)測(cè)了不同訪存調(diào)度策略對(duì)PCRAM主存性能的影響。對(duì)測(cè)試程序?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析顯示,選擇適合PCRAM技術(shù)特點(diǎn)的訪存調(diào)度算法對(duì)程序性能有顯著影響。
【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】：2011
【分類號(hào)】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2588618