[发明专利]一种DRAM/PRAM异质混合内存系统的数据管理方法

说明书

本发明公开一种DRAM/PRAM异质混合内存系统的数据管理方法。本发明的方法针对大容量的PRAM搭配DRAM的混合内存系统，在内存控制器中增加写记录表和数据迁移模块；写记录表根据被写内存数据页的地址，创建写记录条目，条目的信息包括数据页地址以及内存数据的被写次数；数据迁移模块周期性读取写记录表，并且将被写频繁的数据从PRAM迁移到DRAM中。

所属技术领域

本发明涉及一种DRAM/PRAM异质混合内存系统的数据管理方法，针对一种DRAM和PRAM构成的异质混合内存系统，实现对混合内存数据管理，降低写数据能耗，延长使用寿命。

背景技术

内存是计算机系统中的重要结构，主要存储来自磁盘的数据，供处理器访问使用。传统的DRAM介质的内存必需持续地刷新电路以保持数据，使得内存占据系统能耗的很大比例。随着容量的不断增加，内存的能耗问题更加严重。相比于DRAM，phase-change RAM(PRAM)由于非易失性，不需要持续刷新保持数据，因此能耗大幅降低。其次，PRAM具有更高的存储密度，是DRAM的2到4倍，具备更好地可拓展性。但PRAM也有其自身的不足，比如更长的写操作时间以及更大的写能耗。相反，DRAM则不存在这样的问题。

由于PRAM和DRAM优势的互补性，将两者集成构造异质混合内存系统就变得十分自然。一般是大容量的PRAM和较小容量的DRAM搭配使用。内存系统中的数据以数据页为粒度管理，每个数据页的大小一般为8KB至32KB，每个数据页有对应的逻辑地址和物理地址。逻辑地址由操作系统分配，而物理地址则决定数据页在内存中的实际存储位置。

内存系统向上服务于缓存系统，接受来自缓存的数据读写访问。缓存系统的管理粒度是缓存块，一般小于内存数据页，所以来自缓存的读写访问，最终落实到某个具体内存数据页的特定数据页小块。内存系统向下从磁盘访问数据，数据到达混合内存后，默认地存放到大容量的PRAM。因为PRAM的写能耗和写时间要大于DRAM，所以PRAM中的数据页如果被频繁地写，就会影响系统的能耗和性能。

因此考虑将频繁被写的数据页迁移到DRAM中。但是数据页迁移也要消耗资源和能耗。根据数据页的被写次数分析，同一数据页中的不同数据页小块被写的频繁度存在差异，有的数据页小块写得多，有的数据页小块写得少；而且，不同数据页中的数据页小块被写模式也存在差异，有的数据页中的所有页小块都写得多，有的数据页中只有部分页小块被写得多，还有的数据页中的所有页小块都没怎么被写。最明智的做法是只对数据页中被写频繁的数据页小块进行数据迁移。一方面规避数据在PRAM中写操作的高能耗和长延时，另一面降低数据迁移的代价，最大限度地发挥混合内存的优势。

发明内容

本发明要克服现有技术的上述缺陷，提供一种DRAM/PRAM异质混合内存系统的数据管理方法。

本发明的内容和特征就是：针对DRAM和PRAM构成的异质混合内存的优化数据管理方法。主要的特征包括：创建被写内存数据页的写记录表，内存数据页中的数据页小块的迁移，DRAM中的数据页小块替换。

本发明的一种DRAM/PRAM异质混合内存系统的数据管理方法，包含以下的技术步骤：

1)创建被写内存数据页的写记录表；

发生写内存数据页操作时，写记录表会记录被写内存数据页的地址，并且将内存数据页均分为相同大小的N个相邻数据页小块，对应每个数据页小块创建一个4位的计数值；由于写内存数据页的写操作最终会落到某个特定数据页小块，所以写记录表会对该数据页小块的记录器累加1；

2)内存数据页中的数据页小块的迁移；

内存数据页默认地优先存储在混合内存的PRAM中，数据迁移模块扫描写记录表，发现某个内存数据页中某个数据页小块的记录器值大于事先设定的阀值，则负责将该数据页小块从PRAM迁移到DRAM中；

3)DRAM中的数据页小块替换；