[发明专利]用于相变存储器漂移管理的设备和方法

说明书

技术领域

此发明一般涉及计算机系统的领域。更具体地说，本发明涉及用于相变存储器漂移管理的设备和方法。

背景技术

A.当前存储器和存储装置配置

当今计算机创新的限制因素之一是存储器和存储装置技术。在常规计算机系统中，系统存储器(也称为主存储器、主要存储器、可执行存储器)通常由动态随机存取存储器(DRAM)实现。基于DRAM的存储器甚至在没有存储器读或者写发生时也消耗功率，这是因为它必须不断给内部电容器再充电。基于DRAM的存储器是易失性的，这意味着，一旦移除电源，存储在DRAM存储器中的数据就丢失。常规计算机系统还依赖于多级高速缓存以改进性能。高速缓存是位于处理器与系统存储器之间的高速存储器，以比可能从系统存储器服务于存储器存取请求更快地服务于它们。此类高速缓存通常用静态随机存取存储器(SRAM)实现。高速缓存管理协议可用于确保最频繁存取的数据和指令被存储在其中一级高速缓存内，由此减少存储器存取事务数量并改进性能。

相对于大容量存储装置(也称为辅助存储装置或盘存储装置)，常规大容量存储装置器件通常包含磁介质(例如硬盘驱动器)、光介质(例如压缩盘(CD)驱动器、数字多功能盘(DVD)等)、全息介质和/或大容量存储装置闪速存储器(例如固态驱动器(SSD)、可拆卸闪速驱动器等)。一般而言，这些存储装置器件被视为输入/输出(I/O)装置，这是因为它们由处理器通过实现各种I/O协议的各种I/O适配器来存取。这些I/O适配器和I/O协议消耗相当大量的功率，并且可对平台的管芯面积和形状因子具有重大影响。当未连接到永久电源时具有有限电池寿命的便携式装置或移动装置(例如膝上型计算机、笔记本、平板计算机、个人数字助理(PDA)、便携式媒体播放器、便携式游戏装置、数字摄像机、移动电话、智能电话、功能手机等)可包含可拆卸大容量存储装置器件(例如嵌入式多媒体卡(eMMC)、安全数字(SD)卡)，它们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功率预算。

相对于固件存储器(诸如引导存储器(也称为BIOS闪存))、常规计算机系统通常使用闪速存储器装置来存储经常被读但很少(或者从不)被写的持久系统信息。例如，由处理器执行的、在引导过程期间初始化关键系统组件的初始指令(基本输入和输出系统(BIOS)映像)通常存储在闪速存储器装置中。当前在市场上可买到的闪速存储器装置一般具有有限速度(例如50 MHz)。由于用于读协议的开销，此速度进一步降低(例如2.5 MHz)。为了加速BIOS执行速度，常规处理器一般在引导过程的预先可扩展固件接口(PEI)阶段期间高速缓存BIOS代码的一部分。处理器高速缓存的大小对在PEI阶段中使用的BIOS代码(也称为“PEI BIOS代码”)的大小施加了约束。

B.相变存储器(PCM)以及相关技术

相变存储器(PCM)(有时也称为相变随机存取存储器(PRAM或PCRAM)、PCME、奥式统一存储器或硫属化物RAM(C-RAM))是采用硫属化物玻璃的独特行为的非易失性计算机存储器类型。由于由电流经过产生的热量，硫属化物玻璃可在两种状态：晶体与非晶体之间切换。PCM的当前版本可获得两种截然不同的附加状态。

PCM提供比闪存更高的性能，这是因为PCM的存储元件可更快地开关，可进行写(将各个位改变成1或0)而无需首先擦除单元的整个块，并且来自写的降级更慢(PCM装置可存活近似1亿个写循环；PCM降级是由于编程期间的热膨胀、金属(和其它材料)迁移以及其它机制)。

附图说明

以下说明书和附图用于说明本发明的实施例。在附图中：

图1图示了根据本发明实施例的高速缓存和系统存储器布置；

图2图示了在本发明实施例中采用的存储器和存储装置层级；

图3图示了可在其上实现本发明实施例的计算机系统；

图4A图示了根据本发明实施例包含PCM的第一系统架构；

图4B图示了根据本发明实施例包含PCM的第二系统架构；

图4C图示了根据本发明实施例包含PCM的第三系统架构；

图4D图示了根据本发明实施例包含PCM的第四系统架构；

图4E图示了根据本发明实施例包含PCM的第五系统架构；

图4F图示了根据本发明实施例包含PCM的第六系统架构；

图4G图示了根据本发明实施例包含PCM的第七系统架构；