[发明专利]用于实现多级别存储器分级体系的设备和方法

权利要求书

1.一种计算机系统，包括：

处理器，具有多个用于执行指令和处理数据的核心以及一个或多个用于缓存指令和数据的处理器缓存；

第一级别主存储器，具有与其相关联的第一特性集合，所述第一特性集合包括第一读访问速度和第一写访问速度；以及

第二级别主存储器，具有与其相关联的第二特性集合，所述第二特性集合包括第二读访问速度和第二写访问速度，其中的至少一个分别相对低于所述第一读访问速度或第一写访问速度；非易失性，使得当功率被移除时所述第二级别主存储器维持它的内容；随机访问和存储器子系统可寻址能力，使得存储在其中的指令或数据可以在等于由所述计算机系统的存储器子系统使用的粒度的粒度下被随机地访问；

其中，所述第一级别主存储器的至少一部分根据从多个缓存管理模式选项中选择的一个缓存管理模式被配置为用于存储在所述第二级别主存储器中的指令和数据的存储器侧缓存。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一特性中的一个特性包括第一功率消耗级别，并且所述第二特性集合包括相对低于所述第一功率消耗级别的第二功率消耗级别。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述第一特性中的一个特性包括第一密度，并且所述第二特性集合包括相对高于所述第一密度的第二密度。

4.如权利要求1所述的系统，其中所述第二特性中的一个特性包括可被直接写的所述第二级别主存储器，以便在写之前不要求对现有的数据进行擦除。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一级别主存储器包括动态随机访问存储器（DRAM），并且其中所述一个或多个处理器缓存包括静态随机访问存储器（SRAM）。

6.如权利要求5所述的系统，其中所述第二级别主存储器包括相变存储器（PCM）。

7.如权利要求6所述的系统，其中所述PCM存储器包括相变存储器和开关（PCMS）。

8.如权利要求1所述的系统，进一步包括：

大容量存储装置，用于持久性地存储指令和数据，所述大容量存储装置通过接口通信地耦合至所述第一级别主存储器和所述第二级别主存储器。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述第二级别主存储器被逻辑地再分为第一部分和第二部分，所述第一部分被分派为系统存储器，并且所述第二部分被分派为持久性大容量存储设备，其中所述第一级别主存储器被配置为用于仅存储在所述第二级别主存储器的所述第一部分中的指令和数据的缓存。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述第一级别主存储器被逻辑地再分为第一部分和第二部分，根据所选择的缓存管理模式，所述第一部分被分派为系统存储器，并且所述第二部分被分派为用于存储在所述第二级别主存储器中的指令和数据的缓存。

11.如权利要求1所述的系统，其中所述第一写访问速度相对高于所述第二写访问速度，但所述第一读访问速度近似于所述第二读访问速度。

12.如权利要求11所述的系统，其中所述第一写访问速度比所述第二写访问速度高至少一个数量级。

13.如权利要求1所述的系统，其中所述第一特性集合包括第一读访问等待时间和第一写访问等待时间，并且所述第二特性集合包括第二读访问等待时间和第二写访问等待时间，其中的至少一个分别相对高于所述第一读访问等待时间或第二写访问等待时间。

14.如权利要求1所述的系统，其中对于每单元大小的制造，所述第二级别主存储器比所述第一级别主存储器便宜。

15.如权利要求1所述的系统，其中一个或多个处理器缓存独立于所选择的缓存管理模式进行操作。

16.如权利要求1所述的系统，其中存储器子系统可寻址能力包括在缓存行的所述粒度下的可寻址能力。