基于混合內(nèi)存的高效緩存系統(tǒng).pdf

1、隨著內(nèi)存計(jì)算技術(shù)的飛速發(fā)展，大容量、低能耗的內(nèi)存架構(gòu)已經(jīng)成為支撐內(nèi)存計(jì)算發(fā)展的關(guān)鍵因素，然而現(xiàn)有基于DRAM（Dynamic Random Access Memory）的主存系統(tǒng)卻受限于DRAM自身的擴(kuò)展性差和能耗高等諸多問(wèn)題。最近出現(xiàn)的NVM（Non-Volatile Memory）為解決現(xiàn)有主存系統(tǒng)的問(wèn)題提供了新的思路，因?yàn)镹VM具有非易失性、易擴(kuò)展、能耗低等諸多可以滿足需求的優(yōu)勢(shì)，因而可以考慮將NVM引入現(xiàn)有主存架構(gòu)中。但NVM同

2、時(shí)也有相應(yīng)的缺陷，比如，寫操作壽命有限、寫速度慢等。為了解決上述問(wèn)題，基于NVM主存的內(nèi)存架構(gòu)需要考慮到如何減少對(duì)NVM的寫操作次數(shù)。
　　基于DRAM緩存和NVM主存的混合內(nèi)存環(huán)境下的緩存系統(tǒng)可以從緩存系統(tǒng)層面實(shí)際減少對(duì)NVM主存的寫操作次數(shù)，進(jìn)而有效提升其寫操作壽命。通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得知緩存的淘汰數(shù)據(jù)具有一定程度的局部性特征，此緩存系統(tǒng)采用該局部性特征作為設(shè)計(jì)頁(yè)面置換策略時(shí)的主要參考因素以保證緩存的訪問(wèn)命中率同時(shí)減少對(duì)NVM主存的

3、寫回。同時(shí)，此緩存系統(tǒng)還考慮到緩存頁(yè)面的訪問(wèn)特征，在上述策略的基礎(chǔ)上進(jìn)一步減少寫回而基本不影響緩存性能。另外，考慮到緩存空間中還存在大量最近沒(méi)有淘汰的頁(yè)面，也對(duì)緩存的訪問(wèn)命中率等性能指標(biāo)影響挺大，此緩存系統(tǒng)進(jìn)一步加入了基于自適應(yīng)的空間劃分機(jī)制來(lái)調(diào)節(jié)兩類數(shù)據(jù)的空間占比，適應(yīng)上層請(qǐng)求訪問(wèn)的傾向變化，以更好地保證緩存自身性能。
　　最后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以表明，面向混合內(nèi)存環(huán)境下淘汰數(shù)據(jù)感知的緩存系統(tǒng)可以有效的保證緩存系統(tǒng)自身的性能同時(shí)提升N