虚拟存储器系统、虚拟存储器控制方法和程序技术方案

在此公开了虚拟存储器系统、虚拟存储器控制方法和程序。该虚拟存储器系统包括：非易失性存储器，允许随机存取，具有对重写次数的上限，并且包括通过虚拟地址存取的物理地址空间；以及虚拟存储器控制部分，配置为以页为单位管理非易失性存储器的物理地址空间，映射物理地址空间与虚拟地址空间，以及将所存取的虚拟地址转换为物理地址；其中虚拟存储器控制部分配置为扩大对发生重写的虚拟页分配的物理存储器容量。

【技术实现步骤摘要】
虚拟存储器系统、虚拟存储器控制方法和程序
本公开涉及一种可与非易失性的非易失性随机存取存储器兼容、对重写次数具有上限，并且允许随机存取的虚拟存储器系统、虚拟存储器控制方法和程序。
技术介绍
当前的虚拟存储器系统由被称为MMU(存储器管理单元)的存储器管理单元和作为操作系统的功能实现的虚拟存储器控制软件构成。具有这种配置的虚拟存储器系统在各种系统中用作意在将DRAM的物理存储器空间用作易失性存储器的系统。虚拟存储器系统以页为单位划分并管理物理存储器(物理地址)空间。需要存储器的应用在使用虚拟页之前事先从虚拟存储器系统中请求并且保证的必要虚拟页。这被称为要求调页(demandpaging)。在虚拟存储器系统中，仅保证必要存储器容量。因此，可以有效利用有限的物理存储器容量。此外，利用对每个应用独立的虚拟地址空间来存取物理存储器空间。因此，虚拟存储器系统的优点是，允许在要作为虚拟地址空间内的连续虚拟页空间存取的物理地址空间中不连续的物理页的排列。此外，当用于要执行的应用的物理存储器空间中容量不足时，执行被称为换出(swap-out)处理的处理，该处理将对被确定将以最低频率使用的虚拟页指派的物理页的数据写到诸如硬盘等的存储设备(调换区域(swaparea))。此后，该物理页被作为未使用物理页指派给该应用请求的虚拟地址。因此，可以提供物理存储器空间的不足。当存取保存在该存储设备上的调换区域内的页的数据时，执行再一次将物理页指派给该数据的虚拟地址并且从该调换区域读取数据的处理(换入(swap-in))。因此，可以再一次存取数据，作为在虚拟存储器内的数据。换出和换入处理在其发生时涉及存取存储设备以及在存储器与存储设备之间的数据传送的发生，因此，从应用的观点出发，使得系统性能临时恶化。然而，换出和换入处理的优点是使应用在不受物理存储器容量限制的情况下执行。第2007-188499号日本专利特开提出了一种用于改善系统性能的技术。该技术将以当前情况下的NAND闪速存储器为代表的非易失性存储器用作高速存储设备，从而提高代码和数据的加载速度以及上面描述的诸如换入和换出的要求调页的处理的速度，并因此提高系统性能。然而，与NAND闪速存储器不同，作为下一代存储器开发的诸如PCM、PeRAM等的非易失性存储器与SRAM和DRAM相同，具有允许以字为单位高速随机存取的特征。当采用这种非易失性随机存取存储器的非易失性特征时，非易失性随机存取存储器不仅可以形成比NAND闪速存储器更高速的存储设备，而且通过替换DRAM作为工作存储器，可以以低功耗实现高速系统。
技术实现思路
下一代非易失性随机存取存储器具有在对存储器单元写时执行验证处理并检测写错误的功能。为了将错误发生率降低到特定水平或者以下，需要使用非易失性随机存取存储器，以便不超过重写次数的上限。另一方面，诸如SRAM、DRAM等易失性存储器不引起写错误，并且对重写次数没有上限。为了利用下一代非易失性随机存取存储器替换诸如SRAM、DRAM等的易失性随机存取存储器，需要考虑到重写次数的上限来构造系统。随着重写次数的升高，非易失性存储器的数据保持特性降质，因此，对单元的重写次数具有限制。当在假定诸如易失性存储器等对重写次数没有上限的存储器的当前系统中，非易失性随机存取存储器按照原样地用作工作存储器时，可能存在下面的缺点。当非易失性随机存取存储器按照原样地用作工作存储器时，特定区域上的重写的集中可能导致数据错误，因此，对系统的操作产生重大影响。在当前系统中，易失性随机存取存储器的资源可以由虚拟存储器系统管理。通过使虚拟存储器系统也与非易失性随机存取存储器兼容，因为非易失性随机存取存储器的非易失性，可以产生减少功率消耗的效果，同时在当前系统中实现诸如要求调页等的有用功能。具体地说，对于非易失性随机存取存储器，可以停止对未正被存取的地址的存储器件供电。因此，非易失性随机存取存储器比同样容量的易失性存储器消耗更少的功率，并且还使得系统的即时启动和即时结束成为可能，因为在启动和结束该系统时，不需要为了存储和再现存储器的状态而存取存储设备。然而，当前情况下的虚拟存储器系统具有由应用通过虚拟存储器地址存取存储器的机制。结果，当前情况下的虚拟存储器系统根据基于来自应用的请求的顺序确定物理页的指派，并且没有办法进行管理和控制以防止对特定物理页的数据写的集中。此外，在不影响存取性能的情况下，监视对物理页的写存取和测量每个物理页的重写次数非常难以实现，并且可能导致用于存储重写次数的区域挤压数据区域。希望提供一种使得能够在存取对重写次数具有限制的非易失性存储器时避免从应用写的限制的虚拟存储器系统、虚拟存储器控制方法以及程序。根据本公开的第一实施例，提供了一种虚拟存储器系统，包括：非易失性存储器，允许随机存取，对重写次数具有上限，并且包括通过虚拟地址存取的物理地址空间；以及虚拟存储器控制部分，配置为用于以页为单位管理非易失性存储器的物理地址空间，映射物理地址空间与虚拟地址空间，并将所存取的虚拟地址转换为物理地址；其中虚拟存储器控制部分配置为扩展对发生重写的虚拟页分配的物理存储器容量。根据本公开的第二实施例，提供了一种虚拟存储器控制方法，包括：以页为单位管理非易失性存储器的物理地址空间，非易失性存储器允许随机存取，对重写次数具有上限，并且包括通过虚拟地址存取的物理地址空间，映射物理地址空间与虚拟地址空间，以及将所存取的虚拟地址转换为物理地址，当虚拟页中发生重写时，根据关于虚拟页的写入量的信息，扩大对该虚拟页分配的物理存储器容量。根据本公开的第三实施例，提供了一种用于使得计算机执行虚拟存储器控制处理的程序，该虚拟存储器控制处理包括：以页为单位管理非易失性存储器的物理地址空间，非易失性存储器允许随机存取，对重写次数具有上限，并且包括通过虚拟地址存取的物理地址空间，映射物理地址空间与虚拟地址空间，以及将所存取的虚拟地址转换为物理地址，当虚拟页中发生重写时，根据关于虚拟页的写入量的信息，扩大对该虚拟页分配的物理存储器容量。根据本公开，可以在存取对重写次数具有限制的非易失性存储器时，在不影响来自应用的存取性能的情况下避免写限制。附图说明图1是示出应用了根据本公开第一实施例的非易失性随机存取存储器(NVRAM)的虚拟存储器系统的配置的示意图；图2是示出虚拟地址空间与物理地址空间的常规映射的示例的示意图；图3是示出根据本实施例的虚拟地址空间与物理地址空间的映射的示例的示意图；图4是示出在虚拟存储器系统中从虚拟地址到物理地址的转换处理的示意图；图5是示出根据本实施例的物理页管理信息表的示例的示意图；图6是示出常规物理页管理信息表的示例的示意图；图7是示出常规页目录表中的项的示例的示意图；图8是示出常规页表中的项的示例的示意图；图9是示出根据本实施例的页目录表中的项的示例的示意图；图10A和图10B是示出根据本实施例的页表中的项的示例以及由该项和虚拟地址产生物理地址的处理的示意图；图11是帮助解释根据本实施例的虚拟存储器系统对虚拟页指派新物理页时的处理的流程图；图12是帮助解释根据本实施例移动其容量扩大的物理页内的虚拟页的数据，从而平均虚拟存储器系统内的重写次数的处理的流程图；图13是帮助解释在根据本实施例的虚拟存储器系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.04 JP 2011-0473761.一种虚拟存储器系统，包括：非易失性存储器，允许随机存取，具有对重写次数的上限，并且包括通过虚拟地址存取的物理地址空间；以及虚拟存储器控制部分，配置为以页为单位管理所述非易失性存储器的物理地址空间，映射物理地址空间与虚拟地址空间，以及将所存取的虚拟地址转换为物理地址；其中所述虚拟存储器控制部分配置为扩大对发生重写的虚拟页分配的物理存储器容量，其中，所述虚拟存储器控制部分由要写入的总写入量、非易失性存储器的重写次数的上限值、以及直到要新指派的物理页的当前时间的总写入量计算所需物理页数以确定扩大物理存储器容量的容量。2.根据权利要求1所述的虚拟存储器系统，其中所述虚拟存储器控制部分接收对虚拟页指派物理页的请求和关于对请求区域的数据写入的量的信息，以及根据接收到的关于写入量的信息来扩大对虚拟页分配的物理存储器容量。3.根据权利要求1所述的虚拟存储器系统，其中所述虚拟存储器控制部分以页为单位映射物理地址与虚拟地址，以及所述虚拟存储器控制部分通过根据关于对虚拟页的写入量的信息来对发生重写的虚拟页指派多个物理页，而扩大物理存储器容量。4.根据权利要求1所述的虚拟存储器系统，其中所述虚拟存储器控制部分配置为平均在所指派的物理页之间的写入次数。5.根据权利要求1所述的虚拟存储器系统，还包括含有用于将虚拟地址转换为物理地址的信息的表，其中所述表的信息包括指示物理页是否指派给虚拟页并且正在使用或者物理页是否未指派并且未使用的信息以及关于物理页的过去累计写入量的信息，作为物理页管理信息。6.根据权利要求5所述的虚拟存储器系统，其中所述虚拟存储器控制部分根据由关于数据写入量的信息计算在相应物理页中发生的重写次数的结果来确定物理存储器容量扩大到的容量，以及所述表的信息包括用于管理对虚拟页指派的物理页地址的表信息，并且该表信息包括指示相应物理页是否在非易失性存储器内的信息和关于所确定的物理页扩大到的容量的信息。7.根据权利要求6所述的虚拟存储器系统，其中所述虚拟存储器系统保存指示对于每个物理页直到当前时间已经发生的写入量的信息，以及所述虚拟存储器控制部分响应于...

【专利技术属性】
技术研发人员：中西健一，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：