一种内存结构的调度方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种内存结构的调度方法，应用于相变随机存储器PRAM-动态随机存储器DRAM混合内存系统，包括步骤：获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面，识别获得的物理内存页面位于所述混合内存系统内的区域，判断获得的物理内存页面内容的读写功耗是否高于预设额定值，如果是，查找用于交换的交换物理内存页面，并进行互换，本发明专利技术的内存结构调度方法和装置，兼顾了DRAM和PRAM写入和读取的特点，借助硬件缓存区建立的页面互换机制不再需要通过上层操作系统的调度，大大提高了系统效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及内存调度领域，特别是涉及一种内存结构的调度方法和装置。
技术介绍
目前，计算机系统中微处理器处理能力的增长速度远大于典型的DRAM (Dynamicrandom access memory,动态随机存储器)存储器设备性能的改善，因此,现在的高速微处理器需要浪费大量的时钟周期来等待从低速的内存中获取需要的数据。同时，随着半导体制造工艺尺寸的收缩，DRAM技术面临着功耗、存储密度以及制造工艺等诸多瓶颈。另一方面,PRAM(Phasechange random access memory,相变随机存储器)技术的发展，得益于上世纪九十年代对于相变材料的研究成果。相变材料在晶态的电导率和光反射率比其在非晶态时要大很多，大约是105倍。同时它存在一个结晶温度作为两种形态的分界线，通过控制材料温度和受热时间可以让相变材料在晶态和非晶态之间快速转换。因此，具有这种性质的合金可以用作双稳态的存储材料。PRAM单元数据的读取是采用电流灵敏放大装置来感知GST电阻值的方法，因此，它可以像DRAM —样同大多数CMOS外围电路很好的连接。PRAM已经逐步成为最有可能取代DRAM地位的存储器件。这两种内存结构都有各自的优势和缺陷，其中，DRAM的数据写入功耗较低，没有使用寿命的限制，但是需要定期刷新充电以保持存储单元内部数据的有效性，因此，整体功耗比较大。而PRAM的存储密度高，数据读取功耗低，无需刷新且数据存储具有非易失性，但是存储单元数据写入速度慢，写入功耗过高，并且由于非易失的特点存储单元使用寿命受到限制。近年来，研究人员开始开发混合了 DRAM和PRAM的新型内存结构。目前主要有两种混合了 DRAM和PRAM新型内存结构:一种是将PRAM作为主内存系统，而用少量的DRAM作为内存系统的缓存来辅助PRAM工作，在这种结构中，DRAM缓存对于操作系统是不可见的。另外一种是让PRAM和DRAM位于统一的内存地址空间里，共同构成内存系统，内存仍由计算机操作系统统一调度，包括物理内存页面的分配、回收和换入换出。在这种结构中，内存控制器的功能做了一定扩展，除了通常的内存控制器功能，它还负责监测PRAM的物理页面的数据更新情况，如，物理页面的写入频率；同时当监测到出现写入次数超过阈值的页面时，负责向操作系统发出页面交换的中断请求；操作系统接收到该中断请求后，将上述写次数超标的页面从PRAM中换出，同时在DRAM中分配相应的空闲页面，将上述从PRAM中换出的页面换入到DRAM的相应的空闲页面中，从而加快数据存取速度并且提高PRAM寿命，降低内存系统的功耗。但是，在上述第二种混合内存结构中，它仅利用了 DRAM写数据功耗低的特性优于PRAMjE PRAM写次数超标的页面换入到DRAM中，却并未利用PRAM读数据功耗和待机功耗都很低的特性。另外，混合内存系统的控制过程需要有操作系统的大量参与，相对于整个内存系统底层硬件来说，局部的调整牵涉到上层操作系统的调度，降低了系统的运行效率。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种内存结构的调度方法和装置，以使内存结构兼顾DRAM和PRAM的特性，进一步的，提高系统的运行效率。本专利技术实施例公开了如下技术方案:一种内存结构的调度方法，应用于相变随机存储器PRAM-动态随机存储器DRAM混合内存系统，包括步骤:获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面；识别获得的物理内存页面位于所述混合内存系统内的区域；如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的PRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值，如果是，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面，将所述获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换；如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的DRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值，如果是，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面，将获得的物理内存页面内容与所述第二交换物理内存页面内容进行互换。优选的，所述获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面包括:将当前访问的虚拟地址转换为外部物理地址，得到当前访问的外部物理地址的物理内存页面；查询外部物理地址的物理内存页面与混合内存系统的实际地址的物理内存页面之间的映射关系，得到当前访问的所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面。优选的，所述将获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换包括:将获得的物理内存页面内容写入硬件缓存区中；将所述第一交换物理内存页面内容写入获得的物理内存页面中；将写入硬件缓存区中的物理内存页面内容写入所述第一交换物理内存页面中。优选的，所述将所述获得的物理内存页面内容与所述第二交换物理内存页面内容进行互换包括:将获得的物理内存页面内容写入硬件缓存区中；将所述第二交换物理内存页面内容写入获得的物理内存页面；将写入硬件缓存区中的物理内存页面内容写入所述第二交换物理内存页面中。优选的，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面包括:查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与外部物理地址的物理内存页面的反向映射关系，查找相应的数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面。优选的，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面包括:查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与外部物理地址的物理内存页面的反向映射关系，查找相应的数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面。优选的，所述判断所述获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值包括:查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与物理内存页面内容的写入次数之间的对应关系，得到获得的物理内存页面内容的写入次数；判断所述获得的物理内存页面内容的写入次数是否高于第一预设阈值。优选的，所述判断所述获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值包括:查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与物理内存页面内容的读取次数之间的对应关系，得到获得的物理内存页面内容的读取次数；判断所述获得的物理内存页面内容的读取次数是否高于第二预设阈值。一种内存结构的调度装置，应用于相变随机存储器PRAM-动态随机存储器DRAM混合内存系统，包括:实际地址获得单元，用于获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面；识别区域单元，用于识别获得的物理内存页面位于所述混合内存系统内的区域；第一查找互换单元，用于如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的PRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值，如果是，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面，将获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换；第二查找互换单元，用于如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的DRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值，如果是，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面，将获得的物理内存页面内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内存结构的调度方法，其特征为，应用于相变随机存储器PRAM?动态随机存储器DRAM混合内存系统，包括步骤：获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面；识别获得的物理内存页面位于所述混合内存系统内的区域；如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的PRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值，如果是，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面，将所述获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换；如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的DRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值，如果是，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面，将获得的物理内存页面内容与所述第二交换物理内存页面内容进行互换。

【技术特征摘要】
1.一种内存结构的调度方法，其特征为，应用于相变随机存储器PRAM-动态随机存储器DRAM混合内存系统，包括步骤: 获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面； 识别获得的物理内存页面位于所述混合内存系统内的区域； 如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的PRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值，如果是，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面，将所述获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换； 如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的DRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值，如果是，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面，将获得的物理内存页面内容与所述第二交换物理内存页面内容进行互换。2.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面包括: 将当前访问的虚拟地址转换为外部物理地址，得到当前访问的外部物理地址的物理内存页面； 查询外部物理地址的物理内 存页面与混合内存系统的实际地址的物理内存页面之间的映射关系，得到当前访问的所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面。3.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述将获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换包括: 将获得的物理内存页面内容写入硬件缓存区中； 将所述第一交换物理内存页面内容写入获得的物理内存页面中； 将写入硬件缓存区中的物理内存页面内容写入所述第一交换物理内存页面中。4.根据权利要求1所述的方法，其特征为，所述将所述获得的物理内存页面内容与所述第二交换物理内存页面内容进行互换包括: 将获得的物理内存页面内容写入硬件缓存区中； 将所述第二交换物理内存页面内容写入获得的物理内存页面； 将写入硬件缓存区中的物理内存页面内容写入所述第二交换物理内存页面中。5.根据权利要求1所述的方法，其特征为，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面包括: 查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与外部物理地址的物理内存页面的反向映射关系，查找相应的数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面。6.根据权利要求1所述的方法，其特征为，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面包括: 查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与外部物理地址的物理内存页面的反向映射关系，查找相应的数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面。7.根据权利要求1到6任意一项所述的方法，其特征为，所述判断所述获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值包括: 查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与物理内存页面内容的写入次数之间的对应关系，得到获得的物理内存页面内容的写入次数； 判断所述获得的物理内存页面内容的写入次数是否高于第一预设阈值。8.根据权利要求1到6任意一项所述的方法，其特征为，所述判断所述获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值包括: 查询混合内存系统的实际地址的物理内存页面与物理内存页面内容的读取次数之间的对应关系，得到获得的物理内存页面内容的读取次数； 判断所述获得的物理内存页面内容的读取次数是否高于第二预设阈值。9.一种内存结构的调度装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，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：