相變存儲器的能耗優(yōu)化算法研究.pdf

1、相變存儲器(PhaseChangeMemory，PCM)是一種新型的非易失隨機訪問存儲器，同時也是最有潛力的下一代通用存儲器。它具有高存取速度、非易失性、高容量、工藝簡單和可變位等優(yōu)點。然而，較高的寫能耗是PCM在實際應(yīng)用中面臨的主要問題之一。不同于閃速存儲器，PCM的可變位特點使得對PCM的寫操作不需要單獨的擦除步驟，也就是說，當(dāng)要寫的輸入數(shù)據(jù)中的位與PCM上對應(yīng)的目標(biāo)位一致時，PCM上的位不需要變換，即減少一次不必要的寫操作。因此，

2、解決寫能耗問題的一個最有效的方法就是減少對PCM的寫操作數(shù)。
　　針對用作輔助存儲器的PCM，本文提出了一種基于分塊的寫機制來增加寫操作的靈活性。在該寫機制中，輸入數(shù)據(jù)塊和PCM上的目標(biāo)數(shù)據(jù)塊被劃分成多個同等大小的小數(shù)據(jù)塊，使得各個小輸入數(shù)據(jù)塊可以靈活地被寫入任意一塊小目標(biāo)數(shù)據(jù)塊。針對輔助存儲器寫機制，本文提出一種基本的塊寫算法來減少PCM上的寫操作數(shù)。在該基本寫算法中，如果輸入數(shù)據(jù)塊與目標(biāo)數(shù)據(jù)塊之間的一致性小于50％，則輸入數(shù)據(jù)

3、塊在被寫入之前需先置反。
　　另外，在基于分塊的寫機制的基礎(chǔ)上，本文提出了兩種不同的寫算法—基于貪心算法的次優(yōu)寫算法和基于二分圖最佳匹配的最優(yōu)寫算法。其中，基于貪心算法的次優(yōu)寫算法采用貪心算法來分配各個小輸入數(shù)據(jù)塊，即每一塊要寫的小輸入數(shù)據(jù)塊都從可用的小目標(biāo)數(shù)據(jù)塊中選取最佳的一塊來寫。而基于二分圖最佳匹配的最優(yōu)寫算法則先使用二分圖最佳匹配算法(kuhn-munkras)找到小輸入數(shù)據(jù)塊和小目標(biāo)數(shù)據(jù)塊之間的最佳匹配，然后根據(jù)該最佳匹

4、配來分配各個小輸入數(shù)據(jù)塊。其中，兩種寫算法都采用了基本的塊寫算法來將小輸入數(shù)據(jù)塊寫入對應(yīng)的小目標(biāo)數(shù)據(jù)塊中。
　　實驗結(jié)果顯示，與已有的DCW算法相比，本文提出的基于貪心算法的次優(yōu)寫算法平均能耗減少11.29％（最高達(dá)18.63％），而基于二分圖最佳匹配的最優(yōu)算法平均能耗減少12.80％（最高達(dá)20.86％）;與已有的Flip-N-Write算法相比，基于貪心算法的次優(yōu)寫算法平均能耗減少13.30％（最高達(dá)20.71％），而基于二分