【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,處理器片上存儲層次也需要新的存儲技術(shù)代替存儲密度較低而能耗較高的SRAM。以PCRAM和STT-RAM為代表的新型存儲技術(shù)成為存儲器系統(tǒng)方面的研究熱點。PCRAM是非易失性的存儲器,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的存儲密度。雖然PCRAM在存儲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,擴(kuò)展生命周期,控制動態(tài)功耗等關(guān)鍵技術(shù)方面進(jìn)行改進(jìn)。 本文主要從三個方面進(jìn)行研究:利用避免冗余位寫技術(shù)延長PCRAM的生命周期,利用避免行緩存寫回技術(shù)降低讀寫延時和動態(tài)功耗,并評估了訪存調(diào)度算法對PCRAM性能的影響。主要研究內(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主存的性能同時降低了動態(tài)功耗。實驗評測了以上兩種技術(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PCRAM存儲技術(shù)特點和流處理器訪存特征的分析,評測了不同訪存調(diào)度策略對PCRAM主存性能的影響。對測試程序?qū)嶒灲Y(jié)果的分析顯示,選擇適合PCRAM技術(shù)特點的訪存調(diào)度算法對程序性能有顯著影響。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TP333

【參考文獻(xiàn)】

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1 王其剛;安虹;徐光;周麗萍;汪芳;;流處理器結(jié)構(gòu)上數(shù)據(jù)并行類應(yīng)用的開發(fā)和評估[J];小型微型計算機(jī)系統(tǒng);2008年09期

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1 文梅;流體系結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2006年

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本文編號：2588618