[发明专利]存储器管理装置和方法以及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及数据存储领域，且具体地说涉及存储器管理装置和方法以及电子设备。

背景技术

随着计算机芯片规模及速度的不断提高和移动计算等应用的发展，计算机系统的能耗问题日益突出。另一方面，高功耗造成处理器芯片局部温度过热，直接影响系统性能、功耗、能耗、可靠性和寿命。因此，计算机系统功耗/温度敏感技术已成为当前的研究热点。

计算机自诞生之日起，“memory wall（内存墙）”便一直作为性能提升的瓶颈存在，CPU的性能每18个月提高一倍，相比之下，内存的速度通常每10年提升一倍，这严重制约了计算机的性能。当前已经进入了多核、众核时代，相比单核体系结构，对内存要求变得更加苛刻，主要体现在大容量、大带宽两个方面。

当前国内外的解决方案主要体现在（1）技术工艺的角度，但此每年带来的收益只有7%左右；（2）内存结构的角度，如Intel和AMD公司都推出了针对多核结构下的产品，如Intel的Fully Buffered DIMM（FBDIMM）、AMD公司的the Socket G3Memory Extender（G3MX），其特点均是使用宽度更窄、频率更高的总线，使得连接每个通道的引脚数减少，内存通道数越来越多，从而访存并行性得到更好的发挥；（3）算法的角度，例如减少延迟从而提升数据传输速率，改进内存调度算法等。

追求高性能将带来大量的能量消耗，在服务器或者数据中心等应用中，DRAM耗费的能耗占整机能耗的30%，并且以每年5%-6%的速度增长，因此不仅带来了大量的电能浪费，还带来了严重的温度问题。温度升高与MTTF（平均失效时间）呈现对数级关系，对计算机可靠性带来了致命打击；温度升高，带来传输时延增加，造成性能损失；器件的静态（泄露）功耗与温度呈指数增长关系，造成系统热状态的恶性循环；最后，导致供电、散热成本增加。

针对内存能耗问题，从上世纪90年代开始的研究，期间取得了一系列的研究成果，主要体现在两个方面：首先，从硬件角度而言，由于硬件集成度越来越高和自身制造工艺的长足发展促使硬件自身消耗的能耗越来越低，同时，为了最大程度节约能耗，硬件开始支持不同的功耗/工作状态；但是从硬件的层面达到节约能耗的目的，往往需要修改硬件设计，带来了硬件设计成本和研发周期的增加，在一定意义上不具有实用性。

其次，从软件降低能耗的角度而言，其原理无非是使系统使用尽量少的硬件资源，或者尽可能借助并有效管理硬件提供的不同的功耗/工作状态；其研究领域涉及编译器、操作系统、应用程序。如，在“Compiler-Directed Energy Management”中，作者将具有一定访问性质的数据在编译阶段事先组织在一起，以便其他空闲模块处于低功耗状态。在编译器，降低内存能耗是一种“事先”处理，并不适用于所有应用场景，不具备通用性。在应用程序领域则是针对特殊的应用程序（如多媒体）进行优化达到节能降耗的目的，不具备一定的通用性。

因此，需要能够进一步降低存储器的能耗的方案。

发明内容

因此，针对上述现有技术中存在的问题和需求做出本发明。

本发明实施例的目的是提供一种存储器管理装置和方法以及电子设备，其能够通过对线程分组来限制正在使用的存储器块的数目，从而降低存储器的功耗。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种存储器管理装置，应用于由多个存储器块组成的存储器，所述存储器管理装置包括：线程收集单元，配置为收集预定时间内将要执行的线程；线程划分单元，配置为按照预定规则将所收集的线程划分为n个线程组，其中，n是大于1的整数；线程保存单元，配置为向每个线程组分配一个或多个存储器块，以将每个线程组的执行所需的数据存储在所述一个或多个存储器块中；线程执行单元，配置为执行线程；以及，功耗设置单元，配置为将向正在执行的线程分配的所述一个或多个存储器块设置为活动状态，而将其它存储器块设置为低功耗状态。

在上述存储器管理装置中，所述预定规则是基于线程的ID值除以n得到的余数，将余数相同的线程划分为一个线程组。

在上述存储器管理装置中，所述线程划分单元配置为根据线程的种类、线程的存储容量占用量和存储器块的剩余容量中的至少其中之一，来确定向线程分配的存储器块；以及，将分配了相同存储器块的线程划分为一个线程组。

在上述存储器管理装置中，进一步包括：如果同一线程组中的线程未全部执行，则执行该线程组中的线程；以及，若同一线程组中的线程全部执行，则执行下一线程组中的线程。