[发明专利]一种相变存储系统损耗均衡方法

说明书

本发明公开了一种相变存储系统损耗均衡方法。本发明首先对当前服务请求，读取地址映射表、预留段表以及寄存器值，获得目标逻辑段号LSN及对应的物理段PSN；然后判断请求类型是读请求还是写请求。若是读请求，直接读取PSN内的数据；反之根据RSA分配机制，重新确定将要写入的物理段PSN。采用Shift‑Flip‑N‑Write算法，将数据写入到正确的物理段PSN中；最后判断是否服务完所有请求。若已服务完，则检测预留段表中是否有无效段。若存在无效预留段，则进行预留段交换。本发明能够均衡相变存储器的写操作，从而延长相变存储器的使用寿命。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，涉及一种相变存储系统损耗均衡方法。

背景技术

在计算机体系结构中，处理器与存储器是系统的两大核心，在过去的几十年时间内，处理器和存储器都在不断的发展更新。随着处理器的处理速度越来越快，存储器也在不断地发展，尤其是主存储器的容量越来越大。

动态随机存取存储器（DRAM）是目前最普遍的主存系统的存储技术，具有速度快及可靠性高等优点，但由于是易失性存储器，需要用电来维持存储系统中的数据，使得它的静态功耗比较高。随着存储器的容量越来越大，存储系统的静态能耗在总存储能耗的比重也直线上升，存储系统的能耗在计算机系统总能耗中的占比也不断攀升。例如，在服务器应用领域，主存系统的能耗大约占到系统能耗的40%。因此，具有高密度、低漏电功耗、长寿命等特性的存储器——相变存储器（PRAM）得到了不少研究者的关注。

相变存储器作为非易失存储器，近年来成为了存储器系统方面的研究热点，是取代DRAM、FLASH、硬盘等存储产品的最佳候选者。与DRAM相比，PRAM具有：1）良好的可扩放性；2）低漏电流功耗，降低了存储系统的能耗；3）数倍于DRAM的存储密度，大大缩小了存储系统的体积。因此，在当今阶段开展对PRAM存储器的研究，促进其早日替代DRAM作为计算机主存储器，是一件非常有意义的工作。

相变存储器PRAM因为具有能耗低、存储密度高、非易失性等优点，因而受到广泛的关注和研究，但它同时存在以下两点不足之处：

1）写操作代价高。当PRAM发生读操作时，只需在相变材料两端施加适当电压，然后通过测量电流即可读取存储单元内的数据；当PRAM发生写操作时，需要将PRAM存储单元迅速加热到较高温度，然后再进行冷却，使相变材料转换为晶态或者非晶态，这一过程需要较大的电流。所以PRAM的写操作与读操作是极不对称的，其读操作延时与DRAM在同一水平，功耗比DRAM更占优势；但是写操作代价却非常高，延时约为DRAM的6-10倍，功耗约为DRAM的3-5倍。

2）可写次数有限制。相变存储器利用相变材料的相位变化来存储数据，而相变材料的相位变化是有次数限制的；也就是说，当变化次数超过它的极限的时候，该相变存储器就会失效。目前相变存储器的耐写次数可以达到10⁸-10⁹次，但与DRAM和磁盘的10¹⁵次相比仍具有较大的差距。

发明内容

本发明针对上述相变存储器PRAM的不足，提出了一种相变存储系统损耗均衡方法，从而延长相变存储器的寿命。

本发明解决技术问题所采取的技术方案：

步骤1：对当前服务请求，读取其地址映射表、预留段表以及寄存器值，从而获得请求的目标逻辑段号LSN及对应的物理段PSN。

步骤2：判断当前的服务请求的类型是读请求还是写请求。若是读请求，执行步骤3；反之执行步骤4。

步骤3：直接读取物理段PSN内的数据，然后转到步骤6。

步骤4：基于预留空间分配机制（RSA：Reserved Space Allocation），重新确定将要写入的物理段PSN。