[发明专利]基于数据循环移位的PCM内存行复用方法

说明书

一种基于数据循环移位的PCM内存行复用方法，包括：内存行的结构优化；记录卡死单元信息的卡死位置缓存；复用卡死单元的写内存行操作；复用卡死单元的读内存行操作。针对PCM存储器写寿命短导致内存行出现卡死单元的问题，摒弃以往弃之不用的做法，转而优化内存行结构，添加记录卡死单元信息的卡死位置缓存；结合卡死位置缓存中的条目信息，采用数据循环移位的方法，将移位后的数据写入存在卡死单元的内存行中，实现内存行的复用。本方法具备存储代价小、计算速度快的优点。

所属技术领域

本发明涉及一种PCM内存行复用方法。

背景技术

当前计算机中的内存采用DRAM存储技术。随着DRAM存储密度的不断提升，存储单元越来越小，能容纳的电荷越来越少，以至于不能稳定地、足够久地保存数据，因此DRAM技术已经慢慢接近物理极限，需要新的存储技术来代替DRAM。非易失性相变存储器PCM(phasechange memory)是一种新的很有竞争力的存储技术。PCM采用不同的存储原理，即通过相变材料的状态变化而非电荷来存储表示数据，因为不存在DRAM的漏电流效应，可以持久地保存数据，而且PCM的存储密度可以做得更高。

每一个PCM存储单元包含一混合金属层，其可以在高电阻的晶体态和低电阻的非晶体态之间切换，即分别表示、存储逻辑值0和1。虽然PCM有高密度、无漏电流等优势，但相比于DRAM，PCM也有自身的劣势。首先，PCM存储器数据读取的速度比较慢，数据写入的速度则更慢于DRAM。另外，PCM存储器数据写寿命较短，即写入数据的次数，一般是10⁸次。因为反复地写入数据，即PCM存储单元中的合金层频繁改变状态，最终混合金属层疲劳损坏，使得存储单元永久性陷入某种状态不能改变，因此不能再写入新的数据，这种现象称为PCM存储单元卡死(Stuck)。虽然不能写入新数据，存储单元仍然可以被读取，只不过读取的是其卡死状态所代表的数据值。

与DRAM内存架构类似，PCM单元以二维阵列的形式构成存储块(Bank)，大小的常见配置是512×512，横向的512个存储单元构成内存行(Block)，纵向的称为列。存储块是内存基本的结构和功能单元，每次读写存储块都是以内存行为单位。因为PCM存储单元写寿命较短，而且不同存储单元的写寿命有明显的差距，意味着一个内存行中写寿命较短的单元最早出现存储单元卡死。一旦内存行中的某个存储单元卡死，那么该内存行就不能正常地写入数据，即使剩余的511个存储单元都还未出现卡死。在发现某个内存行出现卡死存储单元时，如果就将该内存行弃之不用，意味着一个存储单元的卡死就将导致整个内存行都不能继续使用，造成极大浪费。

发明内容

本发明要克服现有技术的不足，提出基于数据循环移位的PCM内存行复用方法。本发明的优点是在PCM内存行出现卡死单元的情况下，不仅不禁用内存行，还能够复用内存行，继续读写数据，并且所提的方法存储代价小、计算速度快。

本发明的内容和特征就是：摒弃以往弃之不用的做法，转而优化内存行的结构，添加记录卡死单元信息的卡死位置缓存；结合卡死位置缓存中的条目信息，采用循环移位数据值的方法，将数据写入存在卡死单元的内存行中，实现内存行的复用；读取内存行中的数据时，根据标志位信息，再将读取的数据恢复为原始数据。

基于数据循环移位的PCM内存行复用方法，包括：

1)内存行的结构优化；

内存行的结构优化包括每个内存行添加卡死标志位、移位计数器和翻转标志位。卡死标志位用标识内存行当前是否存在卡死单元；移位计数器记录原始数据循环移位多少位后写入内存行；翻转标志位表示数据是否翻转后写入内存行。

2)记录卡死单元信息的卡死位置缓存；