[发明专利]基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法、介质

说明书

本发明公开了一种基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法、介质，首先针对非易失性存储器MLC STT‑RAM进行逻辑分区，形成soft块和hard块；针对易失性存储器SRAM块与非易失性存储器逻辑分区后得到的soft块，设置数据状态机；基于NVP能量剩余量Q与高能量阈值和低能量阈值的大小关系，确定最终管理方法，包括执行缓存管理、执行预备份和备份的过程，缓存管理方法按照目标块TB的命中位置、读写操作进行管理，使得具有读敏感的数据尽可能地加载在soft块中，具有写敏感的数据尽可能分布在SRAM块中，本发明方法能够在充分利用缓存空间和保证备份成功的前提下提升系统性能，并且有效降低了备份冗余，减少备份开销。

技术领域

本发明涉及数据备份技术领域，特别涉及一种基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法、介质。

背景技术

5G无线通信技术及物联网技术的快速发展，使得高性能、小体积的可穿戴便携移动设备和可植入设备在互联网和许多行业，如医疗和健康监测、环境监测和交通控制领域掀起新高潮，其关注度、需求度都在不断提升。可穿戴设备工作环境复杂且具有携带轻便的要求，使得大尺寸且较重的电池已不再是理想的能量来源。此外，电池需要频繁充电的缺点使其也不再适用于复杂多样环境中工作的新型嵌入式设备。因此，包括环境能量收集电源或数据采集装置的自供电系统应运而生，能量收集装置通过能量收集和转换技术从周围环境中获取能量。能量来源可以是太阳能，热能，风能，射频，压电等。然而，外界环境变化往往是难以预测的，这导致能量供应具有不稳定性。因此，采用传统易失性处理器的系统在断电时会失去当前的计算进度，当电力恢复时需要重启系统重新进行计算，频繁关闭和重新启动给有限的电源预算带来了巨大的额外负担。

目前，很多学者提出了非易失性处理器(NVP)用于解决上述的问题。在NVP中，非易失性存储器(NVM)被嵌入到处理器上作为备份缓存。非易失性处理器系统在断电时可以将易失性存储器中的数据以及当前计算进度备份到非易失性存储器中，在电力恢复时再从备份中获得断电时保存的计算状态和数据，确保系统快速恢复和连续执行。在新兴的NVM技术中，自旋转移力矩磁性存储器(STT-RAM)由于其较高的存储密度、竞争性的读取时间和较低的泄漏功耗而成为一种具有发展前景的存储器技术。STT-RAM可以在单级单元(SLC)或多级单元(MLC)模式下工作。在NVP中，很多学者致力于研究在保证备份成功的前提下，优化备份过程以提高系统性能和降低系统能耗。

备份优化主要集中在主存储器和非易失性缓存中的数据备份方面，目前很多备份技术采用的都是即时备份技术，即当系统发生断电时立即备份，即便能量马上恢复，也需要进行备份操作，从而造成备份冗余与不必要的恢复回滚操作，浪费大量的能量，加剧能量负担。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法，该方法能够在充分利用缓存空间和保证备份成功的前提下提升系统性能，并且有效降低备份冗余，减少备份开销。

本发明的第二目的在于提供一种基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理装置。

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法，所述非易失性处理器所架构缓存为基于非易失性存储器的混合缓存，包括易失性存储器SRAM和非易失性存储器MLC STT-RAM；所述方法包括：

对非易失性存储器MLC STT-RAM进行逻辑分区，逻辑分区后形成soft块和hard块；