[发明专利]用于更新无源可变电阻式存储器中的数据的方法和装置

说明书

公开的领域

本公开涉及用于更新被存储在存储器中的数据的方法和装置。

公开的背景

常规的计算系统被设计折中利用易失性存储器和传统非易失性存储器的不同特点，以及在易失性存储器和传统的非易失性存储器之间权衡。例如，非易失性存储器（例如DRAM，SRAM等）提供相对快存取字节的寻址能力。然而，如其名称所暗示，在断电或通电断电循环后，易失性存储器丢失其状态信息。相反，传统的非易失性存储器（例如，闪存，硬盘等）在断电或通电断电循环后保留其状态信息。然而，传统的非易失性存储器具有一些缺点。例如，传统的非易失性存储器通常需要基于块的更新。也就是说，为了更新传统非易失性存储器中的单个值，往往需要更新存储器块中的所有的值。如本领域的技术人员所理解的，这会增加等待时间和不必要地占用计算资源。

因此，常规的计算系统在易失性和传统的非易失性存储器类型两者中保存数据。例如，被CPU频繁存取的数据可以被临时存储（即，高速缓存）在易失性存储器中，所述易失性存储器往往被存储在CPU的芯片（例如，SRAM）内，用于快速存取。然而，由于易失性存储器在断电或通电断电循环后丢失其状态信息，对基于易失性存储器的高速缓存的某些更新（例如，文件系统数据）必须最终被复制在非易失性存储器（例如，硬盘、闪存等）中，用于永久性存储。对被存储在非易失性存储器中的数据的更新通常通过相对慢的基于块的接口，例如高速扩展接口（PCI-E）实现。然而，由于存取被摆在首位的传统非易失性存储器是相对慢的，PCI-E接口的使用基本上不会降低常规计算系统的整体存储器存取时间。也就是说，永久性存储已经按常规在具有相对慢的存取时间的非易失性存储器类型中实施。例如，被存储在硬盘中的数据会花费数毫秒存取，而被存储在闪存存储器中的数据会花费数微秒存取。同样，在没有明显影响性能的情况下，常规的永久性存储更新机制（即，促进更新永久性存储的硬件和/或软件）采用相应慢的接口（例如，PCI-E和其他同等慢的接口）。

然而，正出现新的存储类型，其表现出比例如硬盘和/或闪存更快的存取时间。这些新存储类型表现出字节寻址能力（与存储器类型中，例如闪存的基于块的寻址能力相比）和非易失性。因此，为了利用由这些新的存储类型提供的更快存取时间，对应采用块的永久性存储更新机制。现有的永久性存储更新机制太慢，难以利用由这些新的存储类型提供的更快存取时间，因此，不适合用于这些新的存储类型。

同时，现有的主存储器更新机制（即，促进更新主存储器的硬件和/或软件）可以给这些新的存储类型提供合适的存取时间，然而，这些更新机制不能提供回写完成的可见度的软件（例如，操作系统）。不能提供回写完成的可见度的软件会导致计算装置文件系统的不一致（例如，由操作系统实施的文件系统）。

如本领域所知，计算装置的操作系统（OS）可以实施被设计用于组织、管理和分类在计算装置的存储组件（例如，DRAM，硬盘、闪存等）上被保存为文件的数据的文件系统。文件系统负责将存储组件的物理扇区（例如，存储器的512比特物理扇区）组织成文件和目录，以及保持跟踪哪个扇区属于哪个文件，以及哪个扇区未被使用。大多数文件系统将数据定址在被称为“存储器块”的固定大小的单元中。为了保持一致性和耐久性，如本领域所知的那些术语一样，文件系统必须知道写入何时到达永久性存储，以及必须能够定义特定写入之间的排序。例如，如本领域所知，影子分页文件系统必须确保在将索引节点文件更新到新的数据文件点之前，数据文件被更新。然而，如果索引节点文件的回写在数据文件被写回之前发生，那么永久性存储将是不一致的。因此，对于硬件来说，保持由软件规定的回写的排序是很重要的。

许多现有的主存储器更新机制不向软件提供永久性存储的回写可见度。其他现有主存储器更新机制可以向软件提供回写可见度，但是过分地慢。虽然存在可以被用来提供必要的排序约束的写策略，但是这些现有的策略不足以用于上述的新的存储类型。

例如，排序约束问题的一个常规解决方案是使用回写存储器（WB）。如其名称所暗示，WB存储器仅当脏高速缓存块(dirty cache block)（即，高速缓存器中正被写入的高速缓存块）被从高速缓存层次结构中排除时，向主存储器写入。系统中的这样的高速缓存一致性协议确保所有处理器（例如，CPU和/GPU）看到WB块的一致视图，即使主存储器实际正在存储过期数据。