[发明专利]基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法、介质

权利要求书

1.一种基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法，其特征在于，所述非易失性处理器所架构缓存为基于非易失性存储器的混合缓存，包括易失性存储器SRAM块和非易失性存储器MLC STT-RAM；所述方法包括：

对非易失性存储器MLC STT-RAM进行逻辑分区，逻辑分区后形成soft块和hard块；在逻辑分区前，各MLC STT-RAM块中，其中1/2是soft位，1/2是hard位，对MLC STT-RAM进行逻辑分区时，将其中每两个物理相邻块进行耦合，得到各MLC STT-RAM块为soft块或hard块，其中soft块和hard块的数量相同，soft块的写延迟是hard块的一半；

针对于各易失性存储器SRAM块和非易失性存储器soft块，分别设置一个n位寄存器，每个缓存块对应包括2ⁿ个状态，当缓存块开始进入缓存时，初始状态为S₀，每经过一个转换时间T，进入下一个状态，若发生读或写的访问操作，缓存块的状态重置为初始状态S₀，否则，若在（2ⁿ-1）×T期间缓存块上没有发生任何访问操作，则缓存块将达到S₂ⁿ_-1状态并保持此状态，直到缓存块被访问或替换为止；

获取NVP能量剩余量Q，将能量剩余量Q与高能量阈值θ1和低能量阈值θ2进行比较，其中：

若能量剩余量Q大于高能量阈值θ1，则执行缓存管理，包括根据目标块TB的数据状态、命中位置以及目标块TB读写操作执行如下块的交换操作：

将位于SRAM块中读操作次数cold值超过阈值C的目标块TB与写操作次数heat值最大的soft块进行交换；

将位于soft块中写操作次数heat值超过阈值H的目标块TB与读操作次数cold值最大的SRAM块进行交换；

将位于hard块中的目标块TB迁移到SRAM块或soft块中，若SRAM块与soft块已满，则与SRAM块和soft块中数据状态最大的块进行交换；

将位于SRAM块中数据状态为S₂ⁿ_-1的数据块迁移到hard块中；

若能量剩余量Q小于等于高能量阈值θ1且大于低能量阈值θ2，则执行预备份，根据脏SRAM块数量确定要清除的hard块数量，并且判定要清除的hard块是否为脏hard块，将其中脏hard块中的数据备份到主存储器中；

若能量剩余量Q小于等于低能量阈值θ2，则执行脏SRAM块的备份，将脏SRAM块备份到清除数据的hard块中；

在能量恢复时，即来电时，则立马停止备份，恢复到断电前的状态接着执行。

2.根据权利要求1所述的基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法，其特征在于，执行缓存管理时，还包括如下过程：当目标块TB未命中时，首先判断SRAM块和soft块中是否有空间；

若是，则目标块TB进入相应位置；

若否，在SRAM块和soft块中寻找数据状态最大的块然后进行替换；并且判定hard块是否已满，

若未满，则将SRAM块或soft块被替换掉的块写入到空的hard块中；

若已满，则获取当前最先有数据存入的hard块，并确定该hard块是否为脏块；

若是，则将该hard块中的数据剔除掉后写回到主存储器中，然后将SRAM块

或soft块被替换掉的块写入到该hard块中，并更新数据存入hard块的时间；

若否，则将该hard块中的数据剔除掉，然后将SRAM块或soft块被替换掉的块写入到该hard块中，并更新数据存入hard块的时间。

3.根据权利要求1所述的基于能量收集非易失性处理器的缓存数据管理方法，其特征在于，针对于各SRAM块和soft块，从初始状态到最后一个状态，状态值依次增加。