[发明专利]配置非易失性随机访问存储器内分区的方法及计算机系统

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及计算机系统；并且更具体地，涉及计算机系统的平台储存层次结构中的字节可寻址的非易失性存储器（memory）的使用。

背景技术

A．目前的存储器和储存器（storage）配置

现在，针对计算机创新的限制因素之一是存储器和储存器技术。在常规的计算机系统中，系统存储器通常由动态随机访问存储器（DRAM）来实现。基于DRAM的存储器即使在不发生存储器读或写时也消耗功率，原因在于其必须不断地对内部电容器进行再充电。基于DRAM的存储器是易失性的，这意味着一旦关断电源，就会丢失在DRAM存储器中存储的数据。

关于大容量储存器，常规的大容量储存器设备通常包括非易失性磁介质（例如，硬盘驱动器）和/或闪速存储器（也称为“闪速”）（例如，固态驱动器（SSD））。这些储存器设备是块可寻址的，这意味着不能单独地访问储存器的单个字节。更确切地，字节作为数据的多字节（例如，16字节）块被写和读。通常，这些储存器设备被认为是I/O设备，原因在于其由处理器通过实现各种I/O协议的各种I/O适配器来访问。这些I/O适配器和I/O协议消耗大量的功率并且能够具有对平台的形状因数和管芯（die）面积的显著影响。另外地，对于具有有限电池寿命的便携式或移动设备（例如，平板计算机、摄像机和移动电话）而言，其储存器设备（例如，嵌入式多媒体卡（eMMC）和安全数字（SD）卡）通常经由低功率互连和I/O控制器耦合到处理器，以便满足活动和空闲的功率预算。这些互连和I/O控制器不能一致地交付针对满足用户体验所需的带宽。

关于固件存储器，常规的计算机系统通常使用闪速存储器设备来存储经常读但很少（或从不）写的持久系统信息。例如，基本输入和输出系统（BIOS）图像通常存储在闪速存储器设备中。当前可在市场中获得的闪速存储器设备通常具有有限的速度（例如，50MHz）。该速度因用于读协议（例如，2.5MHz）的开销而进一步降低。为了加快BIOS运行速度，常规的处理器通常在引导过程的可预扩展固件接口（PEI）阶段期间，对BIOS代码的部分进行高速缓存。然而，处理器高速缓存具有非常有限量的容量。因而，能够被用于初始系统配置的BIOS代码的量也非常有限。处理器高速缓存的大小限制对被用于PEI阶段（也称为“PEI BIOS 代码”）中的BIOS代码的大小施加了显著的局限。因而，不能容易地扩展PEI BIOS代码来支持存储器配置和多个处理器家族的大混合。随着针对利用各种技术和多个处理器家族而实现的处理器、过程互连、存储器和储存器的初始化的增长需求，针对更通用的PEI BIOS代码的需要也增长。一种解决方案是构建用于对代码进行高速缓存的更大型的处理器高速缓存。然而，处理器高速缓存的大小不能在不具有对系统的其余部分的负面影响的情况下容易地增加。

B．相变存储器（PCM）和相关技术

相变存储器（PCM）（有时也称为PCME、PRAM、PCRAM、双向统一存储器、硫属化合物RAM和C-RAM）是一种利用硫属化合物玻璃的独特特性的非易失性计算机存储器。由于因电流的经过而产生的热量，该材料能够在两种状态之间切换：晶体和非晶体。PCM的近期版本能够实现两种附加的不同状态，从而使存储器储存容量翻倍。PCM是在非易失性角色中与闪速存储器竞争的许多新存储器技术之一。闪速存储器具有这些替换希望解决的许多实用问题。

例如，PCM能够在其中快速地写是重要的应用中提供高得多的性能，部分是因为能够更快地切换存储器单元，并且还因为可以在不需要首先擦除整个单元块的情况下将单独的位改变为1或0（与闪速的情况一样）。PCM的高性能使其在目前因存储器访问定时而性能受限的非易失性存储器角色中潜在地很有利。

另外地，虽然PCM设备随使用而退化（像闪速一样），但其退化得慢得多。PCM设备可以幸存大约1亿个写周期。PCM寿命被以下机制所限制，诸如由于编程期间的GST热膨胀引起的退化、金属（和其它材料）迁移、以及其它机制。

附图说明

本发明可以通过参考被用来说明本发明的实施例的以下描述和附图来最好地理解，在所述附图中：

图1图示根据本发明的一个实施例的使用平台储存层次结构的一个或多个层中的非易失性存储器随机访问（NVRAM）的计算机系统。

图2图示根据本发明的一个实施例的将NVRAM用作用于传统的非易失性大容量储存器和固件存储器的总的替换的计算机系统。