基于2BP2GA算法的混合內(nèi)存系統(tǒng)多目標優(yōu)化研究.pdf

1、目前，綠色節(jié)能已經(jīng)成為了越來越熱門的研究方向。在計算機領域，已經(jīng)有很多針對CPU等部件節(jié)約能耗的研究。存儲器作為計算機系統(tǒng)的主要部件之一，其能耗占據(jù)了整個計算機系統(tǒng)能耗的三分之一以上，而且隨著其他部件節(jié)能研究的逐步發(fā)展，該占比還在逐步提升，因此，研究存儲器能耗的優(yōu)化，并保證存儲器性能的研究是很有必要的一項課題。與此同時，新型的存儲器也在逐步進入人們視線范圍中，他們相比傳統(tǒng)存儲器有擁很多獨特的優(yōu)勢，相變存儲器(PCM)作為其中的代表，因其

2、獨特的物理性質(zhì)、非易失、低能耗等特點，成為了新型存儲器的佼佼者之一，它作為未來DRAM的替代品逐漸被很多研究者和研究機構深入研究。但是，新型存儲器也存在其耐寫次數(shù)限制、寫入能耗較高等方面的問題而在短期內(nèi)較難被單獨而廣泛的應用在內(nèi)存系統(tǒng)當中。因此本文針對目前傳統(tǒng)存儲器和相變存儲器各自的優(yōu)缺點，設計了混合型的內(nèi)存系統(tǒng)，以傳統(tǒng)DRAM讀寫速度快，無讀寫壽命限制和PCM常態(tài)下低能耗的特點互相取長補短，并建立數(shù)學模型，針對最低能耗和最低PCM寫入

3、次數(shù)等相悖的多優(yōu)化目標，提出2BP2GA算法進行任務分配的優(yōu)化，并通過與整數(shù)規(guī)劃算法(ILP)的比較，分析和評估了算法性能，相對于純DRAM系統(tǒng)，2BP2GA算法優(yōu)化的混合內(nèi)存平均節(jié)約能耗35.66％。
　　首先，本文分析了傳統(tǒng)存儲器的弱勢與新型存儲器的研究現(xiàn)狀，并深入研究了相變存儲器的物理特性及其性能優(yōu)缺點，同時討論了對多目標問題的求解方式的研究現(xiàn)狀，為接下來的研究設計打好理論基礎;
　　其次，針對傳統(tǒng)存儲器與相變存儲器各

4、自不同的優(yōu)缺點，設計了混合內(nèi)存系統(tǒng)的存儲方式，將兩種不同的存儲器的優(yōu)勢互相結合取長補短，并根據(jù)實際需要建立數(shù)學模型，對任務集中每個任務被分配在哪種存儲器上的分配方案做研究，探討針對兩種相悖的目標下的Pareto前沿;
　　接著，提出2BP2GA算法，針對二維裝箱模型，提出了一種改進的遺傳算法來得到多目標優(yōu)化問題的Pareto前沿，以此替代傳統(tǒng)的唯一解方案，使得在計算可行解集的前提下，保證高效的計算。這種算法在更高維和其他多目標優(yōu)化

5、問題上也能有效的應用;
　　最后，本文針對提出的混合內(nèi)存系統(tǒng)模型，采用提出的算法進行任務集的規(guī)劃，隨機生成了包含不同規(guī)模任務集的測試數(shù)據(jù)集，在規(guī)定的時間周期內(nèi)，利用MATLAB進行仿真，對給定的不同任務數(shù)、不同工作量的任務集計算兩個相悖優(yōu)化目標的Pareto前沿，并與傳統(tǒng)的ILP算法進行比較討論。
　　本算法基于二維裝箱算法對PCM和DRAM混合內(nèi)存系統(tǒng)任務分配的多目標優(yōu)化問題進行建模，并提出了基于2階段遺傳算法Pareto