一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，属于计算机存储器技术领域。本发明专利技术方法针对交叉开关结构的阻变式存储器，在存储体内部的每个阵列的位线两端都设计写驱动，上端的写驱动使能阵列上半部分的ReRAM单元，而下端的写驱动使能阵列下半部分的ReRAM单元，同时根据阵列内部不同行延迟不同的特性，将阵列进行快慢区域划分，将热数据映射到快区域，将冷数据映射到慢区域，快区域中确保写入的二进制“0”最少；在慢区域内确保写入的二进制“0”最多。本发明专利技术还实现了一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化系统。本发明专利技术技术方案最大化地降低了ReRAM的访问延迟，提升了ReRAM阵列的可靠性。

Cross switch structure, barrier type memory performance optimization method and system

The invention discloses a method for optimizing the performance of a barrier memory of a crossbar structure, belonging to the technical field of computer memory. The method for the cross switch structure of resistive memory, both ends of each bit line array in the memory inside are designed to write driver, the upper end of the driving part of the write enable ReRAM cell array, and the lower end of the write enable ReRAM drive unit part of the array, and according to the different internal delay line array the characteristics of different array speed region, the thermal data is mapped to the area, the cold data is mapped to the region in the region to ensure the fast slow, write the binary \0\ at least; ensure write binary \0\ most in the slow region. The invention also realizes a cross switch structure resistance type memory performance optimization system. The technical proposal of the invention reduces the access delay of the ReRAM to the maximum and improves the reliability of the ReRAM array.

【技术实现步骤摘要】
一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法及系统
本专利技术属于计算机存储领域，更具体地，涉及一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法及系统。
技术介绍
传统的内存设备动态随机存取存储器(DRAM)饱受工艺制程和能耗限制，阻变式存储器(ReRAM)因为其非易失、低能耗、小工艺尺寸、高寿命、高访问速度等特性，被认为是最有可能取代DRAM的存储器。图1展示了ReRAM存储单元的结构，其单元结构非常简单，由金属氧化物和上、下电极组成，其中金属氧化物夹在上下电极之间。通过在电极施加一定大小的外部电压，ReRAM单元的阻值会在高阻态和低阻态之间发生转变，可以利用高阻态和低阻态分别代表二进制的“0”和“1”来存储数据，高阻态到低阻态的转变过程称为设置操作(SET)，低阻态到高阻态的转变过程称为重置操作(RESET)，ReRAM是一种不对称的存储器，其写延迟比读延迟大得多，RESET延迟比SET延迟大得多，因此RESET延迟成为ReRAM的性能瓶颈。ReRAM阵列结构一般可以分为两种类型：一晶体管一存储单元结构(1T1R)和交叉开关结构(crossbar)。在1T1R结构中，每个ReRAM单元都会连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在存储体内部的每个阵列的位线两端都设计写驱动，上端的写驱动使能阵列上半部分的ReRAM单元，而下端的写驱动使能阵列下半部分的ReRAM单元；(2)根据阵列内部不同行延迟不同的特性，将阵列进行快慢区域划分，同时对内存请求做冷热数据识别，将热数据的内存请求重映射到快区域，将冷数据的内存请求重映射到慢区域；(3)在快区域内写新数据，写入新数据或新数据的翻转数据，确保在快区域内写入数据时写入的二进制“0”最少；(4)在慢区域内写新数据，写入新数据或新数据的翻转数据，确保在慢区域内写入数据时写入的二进制“0”最多。

【技术特征摘要】
1.一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)在存储体内部的每个阵列的位线两端都设计写驱动，上端的写驱动使能阵列上半部分的ReRAM单元，而下端的写驱动使能阵列下半部分的ReRAM单元；(2)根据阵列内部不同行延迟不同的特性，将阵列进行快慢区域划分，同时对内存请求做冷热数据识别，将热数据的内存请求重映射到快区域，将冷数据的内存请求重映射到慢区域；(3)在快区域内写新数据，写入新数据或新数据的翻转数据，确保在快区域内写入数据时写入的二进制“0”最少；(4)在慢区域内写新数据，写入新数据或新数据的翻转数据，确保在慢区域内写入数据时写入的二进制“0”最多。2.根据权利要求1所述的一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，其特征在于，位于同一列的相邻两阵列共享一个写驱动，所述写驱动每次只能使能一个阵列。3.根据权利要求1所述的一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，其特征在于，所述步骤(2)包括以下子步骤：(21)将阵列的每K行划分为一个区域，距离写驱动最近的P个区域设为快区，剩下Q个区域是慢区，K×(P+Q)＝M，每个区域大小为其中，M表示阵列的行数，N表示阵列的列数；(22)将每a个内存物理地址对应的空间组成一个逻辑区域，每个逻辑区域对应的数据大小为使逻辑区域和阵列内部的快慢区域形成映射关系，其中(23)对逻辑区域内的数据做冷热数据识别，将判定为热数据的逻辑区域映射到快区域，将判定为冷数据的逻辑区域映射到慢区域。4.根据权利要求1所述的一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，其特征在于，所述步骤(3)包括以下子步骤：(31)读出新数据地址对应的旧数据段{D，F}，其中D为旧数据，F为旧数据的翻转标志位；(32)将新数据D’和翻转标志位F’组成的数据段{D’，F’}，F’为“0”，数据段{D’，F’}和旧数据段{D，F}相比，统计在相同二进制数位上数据段{D’，F’}为“0”和旧数据段{D，F}为“1”的数量N0；(33)将数据段{D’，F’}中数据进行二进制翻转得到数据段{D”，F”}，{D”，F”}和旧数据段{D，F}相比，统计在相同二进制数位上数据段{D”，F”}为“0”和旧数据段{D，F}为“1”的数量N1；(34)判断N0是否大于N1，是则将数据D”写入新数据地址；否则将新数据D’直接写入新数据地址。5.根据权利要求1所述的一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化方法，其特征在于，所述步骤(4)包括以下子步骤：(41)统计新数据D和翻转标志位F组成的数据段{D，F}的二进制数中0的个数N2，其中F为“1”；(42)判断N2是否大于一个阵列中读或写数据的比特数的一半，是则进入步骤(43)；否则进入步骤(44)；(43)将新数据D直接写入新数据地址，翻转标志位记为F；(44)将数据段{D，F}中数据进行二进制翻转得到数据段{D’，F’}，将数据D’写入新数据地址，翻转标志位记为F’。6.一种交叉开关结构阻变式存储器性能优化的系统，其特征在于，所述系统包括：写驱动优化模块，用于在存储体内部...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯丹，童薇，刘景宁，张扬，李铮，李艺林，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42