[发明专利]一种利用最后一级混合缓存替代混合内存的方法

说明书

本发明提供一种利用部分或者全部最后一级混合缓存替代部分或者全部混合内存的方法，所述最后一级混合缓存包括嵌入式动态随机存储器以及3D新型非易失性存储器，利用最后一级混合缓存中部分或者全部的嵌入式动态随机存储器替代混合内存中的部分或者全部的动态随机存储器；利用最后一级混合缓存中部分或全部的3D新型非易失性存储器替代混合内存中部分或者全部的非易失性存储器。本发明提出的方法大大减小了母板面积，加快了数据的读写速度，减小了系统功耗。

技术领域

本发明涉及存储结构技术领域，尤其涉及一种利用最后一级混合存储替代混合内存的方法及存储装置。

背景技术

目前计算机的存储结构一般是由片上缓存、片外缓存、内存和片外大容量存储器构成，其中片上缓存是由静态随机存储器(SRAM，Static Random Acsess Memory)实现，片外缓存一般是由嵌入式动态随机存储器(eDRAM，Embebbed Dynamic Random AccessMemory)实现，内存是由动态随机存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)实现，片外大容量存储器一般是由机械硬盘(HDD,Hard Disk Driver)或者固态硬盘(SSD，SolidState Driver)实现。IBM在传统计算机的存储结构的基础上提出了一种新的存储结构，该存储结构中的内存为混合内存结构(Hybrid Main Memory)，如图1所示，即用动态随机存储器1_1和非易失性存储器1_2做为计算机的内存混合01，非易失性存储器1_2可以为一般的非易失性存储器比如说闪存，也可以为其他的新型非易失性存储器比如相变存储器、铁电存储器等。混合内存有两种结构，分别为串行结构和并行结构，在混合内存01的串行结构中动态随机存储器1_1用作非易失性存储器1_2的缓冲器，其中混合内存的可寻址空间为非易失性存储器1_2，在混合内存01的并行结构中，混合内存01的可寻址空间为动态随机存储器1_1和非易失性存储器1_2，比如动态随机存储器1_1中存储着处理器读写比较频繁的数据，非易失性存储器1_2中存储着处理器读写不频繁的数据，这里所述的非易失性存储器1_2中存储的读写不频繁的数据是相对于动态随机存储器1_1中存储的频繁读写的数据来说的。

目前的计算机结构中，最后一级缓存主要是用嵌入式动态随机存储器(eDRAM)实现，嵌入式动态随机存储器并没有和处理器在一颗芯片上，而是一颗独立的芯片，它和处理器芯片通过多芯片封装(MCP，Multi-Chip Package)的技术封装在一起，但是由于嵌入式动态随机存储器的存储密度不是很大，因此为了增大最后一级缓存的存储密度，在最后一级缓存中加入3D新型非易失性存储器，3D新型非易失性存储器和原来的嵌入式动态随机存储器组合成最后一级混合缓存02，如图2所示，图中2_1为嵌入式动态随机存储器，2_2为3D新型非易失性存储器，3D新型非易失性存储器是用3D工艺制作的非易失性存储器，因此每个芯片的存储密度可以做的很大，比如因特尔公司正在研发的3D相变存储器，每个芯片的存储容量可以达到128Gb或者256Gb，在不远的将来甚至更高，比如达到Tb量级。加入3D新型非易失性存储器的最后一级混合缓存02通过多芯片封装技术和处理器芯片封装在一起，加入最后一级混合缓存02的计算机存储结构如图3所示。图中03为采用多芯片封装技术的芯片，3_1为处理器，3_2为片上缓存，3_3为最后一级混合缓存，3_3_1为嵌入式动态随机存储器，3_3_2为3D新型非易失性存储器，3_4为混合内存，3_4_1为动态随机存储器，3_4_2为非易失性存储器。

因此就目前的存储结构来说，最后一级缓存主要是缓解由于处理器对内存的读写速度和处理器对缓存的读写速度之间存在差异所导致的延时和功耗问题，从而提高计算机系统的性能，但是进一步提高数据的读写速度，仍是目前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请记载了一种利用部分或者全部的最后一级混合缓存替代部分或者全部的混合内存的方法，其特征在于，最后一级混合缓存中嵌入式动态随机存储器存储密度为M，所述嵌入式动态随机存储器包括第一存储区间，所述第一存储区间的存储密度为m；以及