一种混合内存的管理方法、系统、设备及介质技术方案

一种混合内存的管理方法、系统、设备及介质，方法包括：当相变随机存储器的页面被写请求访问，将该页面加入历史记录队列；判断历史记录队列中的页面在第一预设时间段内是否再次被访问，若是，则将该页面移动至等待迁移队列，若否，则淘汰该页面；判断等待迁移队列中的页面在第二预设时间段内是否再次被访问，若否，则淘汰该页面，若是，判断等待迁移队列中的页面被写请求访问的次数是否达到预设阈值，若是，将该页面迁移至动态随机存储器，并选取动态随机存储器中非相变随机存储器迁移进来的页面交换该页面；记录迁移述动态随机存储器的页面的访存地址。该方法能够迅速、准确地筛选出PCM中写操作密集的页面，同时还避免了冗余的迁移。

A mixed memory management method, system, device and medium

【技术实现步骤摘要】
一种混合内存的管理方法、系统、设备及介质
本专利技术涉及内存管理领域，尤其涉及一种混合内存的管理方法、系统、设备及介质。
技术介绍
传统的计算机主存系统都是由动态随机存储器(DynamicRandomAccessMemory，DRAM)构成。一个DRAM单元由一个电容加一个晶体管组成，这种结构使得存储单元中的电容的电荷会随着时间推移而逐渐泄露，所以DRAM内存系统需要定期的充电刷新来保持数据。另一方面，在进行读取操作的时候，DRAM进行破坏性读取，捕获电荷的同时破坏了原有的存储信息，因此每次读取操作结束后需要进行刷新操作，将行缓冲里的数据写回DRAM存储单元，这些特性导致了DRAM的功耗较高。相变随机存储器(PhaseChangeMemory，PCM)技术的出现为内存系统优化提供了新的解决方案。相变存储器(PCM)具有与DRAM接近的访存延迟，且集成度明显高于DRAM，另外还具有极低的静态功耗，以上优点使得PCM最有可能替代DRAM。PCM的基本存储原理是利用硫族化合物在晶态和非晶态之间巨大的导电性差异来存储数据，利用电流热效应完成存储过程。但是，PCM也存在一些缺陷，如读写非对称，尤其是写操作的延迟和能耗要远高于读操作。而且PCM可承受的写操作的次数有限，对PCM的使用寿命有影响。针对PCM写操作的延迟和功耗远高于读操作的缺陷，提出了PCM+DRAM的混合内存架构，需要设计新的内存管理策略，从而规避PCM写操作的固有缺陷，充分发挥混合内存结构的优势。现有混合内存管理技术多面向通用计算机系统，通常会使用复杂的算法，占用较多的资源。或者需要操作系统进行配合，增加了混合内存系统设计的复杂度。对于嵌入式系统，硬件和软件资源都非常有限。
技术实现思路
针对目前存在的技术问题，本专利技术的主要目的在于提供一种混合内存的管理方法、系统、设备及介质。本专利技术实施例第一方面提供一种混合内存的管理方法，包括：S1，当相变随机存储器的页面被写请求访问后，将该页面加入历史记录队列；S2，判断历史记录队列中的页面在第一预设时间段内是否再次被写请求访问，若是，则将该页面移动至等待迁移队列，若否，则淘汰该页面；S3，判断等待迁移队列中的页面在第二预设时间段内是否再次被写请求访问，若否，则淘汰该页面，若是，则执行操作S4；S4，判断等待迁移队列中的页面被写请求访问的次数是否达到预设迁移阈值，若是，将该页面迁移至动态随机存储器，并选取动态随机存储器中非相变随机存储器迁移进来的页面交换该页面；S5，记录迁移至动态随机存储器的页面的访存地址。可选地，等待迁移队列中的页面添加有标记位；当历史记录队列中的页面被移动至等待迁移队列时，将该页面的标记位设置为0，若该页面被再次写请求访问，将该页面的标记位设置为1。可选地，若迁移队列中标记位为1的页面被写请求访问，则将该页面迁移至动态随机存储器。可选地，若等待迁移队列中的页面数量达到预设阈值，则搜索等待迁移队列中标记位为0的页面进行淘汰；若所有页面的标记位都为1，则将所有页面的标记位设置为0。可选地，在将相变随机存储器中的页面迁移至动态随机存储器过程中，预先将需要迁移的页面迁移至寄存器。可选地，当相变随机存储器中的页面迁移至动态随机存储器时，对该页面进行标记；选取动态随机存储器中非相变随机存储器迁移进来的页面交换该页面包括：若选择的交换页面未被标记，则直接进行交换，若选择的交换页面已被标记，则选择与被标记的页面相邻的未被标记的页面进行交换。本专利技术实施例第二方面提供一种混合内存的管理系统，包括：迁移算法模块，用于判断相变随机存储器的页面是否满足迁移条件；迁移控制模块，用于将相变随机存储器中满足迁移条件的页面迁移至动态随机存储器；地址映射模块，用于记录迁移至动态随机存储器后的页面的访存地址。可选地，迁移算法模块包括：第一算法模块，用于当相变随机存储器的页面被写请求访问后，将该页面加入历史记录队列，并判断历史记录队列中的页面在第一预设时间段内是否再次被写请求访问，若是，则将该页面移动至等待迁移队列，若否，则淘汰该页面；第二算法模块，用于判断等待迁移队列中的页面在第二预设时间段内是否再次被写请求访问，若否，则淘汰该页面；若是，判断等待迁移队列中的页面被写请求防问的次数是否达到预设迁移阈值，若是，则该页面满足迁移条件。本专利技术实施例第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现本专利技术实施例第一方面提供的混合内存管理方法。本专利技术实施例第四方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本专利技术实施例第一方面提供的混合内存管理方法。从上述本专利技术实施例可知，本专利技术提供的一种混合内存管理方法、系统、设备及介质，采用改进的双队列算法实现页面迁移，能够迅速、准确地筛选出PCM中写操作密集的页面，同时还避免了冗余的迁移。使用较为简单的硬件结构完成了混合内存页面管理，所提出的算法针对物联网嵌入式应用场景进行了优化，适合应用于资源受限的物联网嵌入式终端。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：图1示意性示出了根据本专利技术实施例混合内存管理方法的流程示意图。图2示意性示出了根据本专利技术实施例改进的双队列算法示意图。图3示意性示出了根据本专利技术实施例混合内存管理系统的架构框图。图4示意性示出了根据本专利技术实施例混合内存管理系统的架构框图。图5示意性示出了根据本专利技术实施例电子设备的硬件结构框图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术公开了一种基于内存控制器的混合内存管理方法。针对动态随机存储器和相变存储器构成混合内存结构，在内存控制器中添加控制模块实现对混合内存的管理。本专利技术提出一种改进的双队列算法，筛选出相变存储器中写请求较多的内存页面，并通过地址映射模块和页面迁移模块将写请求较多的页面从相变存储器迁移到动态随机存储器中，规避相变存储器写操作的缺陷，从而实现对低功耗混合内存结构的性能优化。下面详细介绍。请参见图1，图1是本专利技术第一实施例提供的混合内存管理方法的流程图，该方法使用一种改进的双队列算法。由于对PCM中的页面进行写操作功耗较高、延迟较大而且会影响PCM的寿命。为了避免对PCM中的页面进行过多的写操作，需要将频繁被写的页面从PCM迁移到DRAM。通过改进迁移算法，使PCM中的写操作频繁的页面被迅速筛选出来。双队列算法维护两个队列，一个队列为历史记录队列，该队列使用先进先出策略(FirstInputFirstOutput，FIFO)管理。另一个队列为等待迁移队列，该队列使用最近未使用算法(NotRecentlyUsed，NRU)管理。改进的双队列算法不关注读请求访问的页面，专注于写请求所访问的页面，提升页面迁移的效率。该方法包括：S1，当相变随机存储器的页面被写请求访问后，将该页面加入历史本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合内存的管理方法，其特征在于，包括：S1，当相变随机存储器的页面被写请求访问后，将该页面加入历史记录队列；S2，判断所述历史记录队列中的页面在第一预设时间段内是否再次被写请求访问，若是，则将该页面移动至等待迁移队列，若否，则淘汰该页面；S3，判断所述等待迁移队列中的页面在第二预设时间段内是否再次被写请求访问，若否，则淘汰该页面，若是，则执行操作S4；S4，判断所述等待迁移队列中的页面被写请求访问的次数是否达到预设迁移阈值，若是，将该页面迁移至动态随机存储器，并选取所述动态随机存储器中非所述相变随机存储器迁移进来的页面交换该页面；S5，记录迁移至所述动态随机存储器的页面的访存地址。

【技术特征摘要】
1.一种混合内存的管理方法，其特征在于，包括：S1，当相变随机存储器的页面被写请求访问后，将该页面加入历史记录队列；S2，判断所述历史记录队列中的页面在第一预设时间段内是否再次被写请求访问，若是，则将该页面移动至等待迁移队列，若否，则淘汰该页面；S3，判断所述等待迁移队列中的页面在第二预设时间段内是否再次被写请求访问，若否，则淘汰该页面，若是，则执行操作S4；S4，判断所述等待迁移队列中的页面被写请求访问的次数是否达到预设迁移阈值，若是，将该页面迁移至动态随机存储器，并选取所述动态随机存储器中非所述相变随机存储器迁移进来的页面交换该页面；S5，记录迁移至所述动态随机存储器的页面的访存地址。2.根据权利要求1所述的混合内存的管理方法，其特征在于，所述等待迁移队列中的页面添加有标记位；当所述历史记录队列中的页面被移动至所述等待迁移队列时，将该页面的标记位设置为0，若该页面被再次写请求访问，将该页面的标记位设置为1。3.根据权利要求2所述的混合内存的管理方法，其特征在于，若所述迁移队列中标记位为1的页面被写请求访问，则将该页面迁移至所述动态随机存储器。4.根据权利要求2所述的混合内存的管理方法，其特征在于，若所述等待迁移队列中的页面数量达到预设阈值，则搜索所述等待迁移队列中标记位为0的页面进行淘汰；若所有页面的标记位都为1，则将所有页面的标记位设置为0。5.根据权利要求1或3所述的混合内存的管理方法，其特征在于，在将所述相变随机存储器中的页面迁移至所述动态随机存储器过程中，预先将需要迁移的页面迁移至寄存器。6.根据权利要求1所述的混合内存...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙浩，陈岚，郝晓冉，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11