[发明专利]一种内存结构的调度方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及内存调度领域，特别是涉及一种内存结构的调度方法和装置。

背景技术

目前，计算机系统中微处理器处理能力的增长速度远大于典型的DRAM(Dynamic random access memory，动态随机存储器)存储器设备性能的改善，因此，现在的高速微处理器需要浪费大量的时钟周期来等待从低速的内存中获取需要的数据。同时，随着半导体制造工艺尺寸的收缩，DRAM技术面临着功耗、存储密度以及制造工艺等诸多瓶颈。

另一方面，PRAM(Phase change random access memory，相变随机存储器)技术的发展，得益于上世纪九十年代对于相变材料的研究成果。相变材料在晶态的电导率和光反射率比其在非晶态时要大很多，大约是105倍。同时它存在一个结晶温度作为两种形态的分界线，通过控制材料温度和受热时间可以让相变材料在晶态和非晶态之间快速转换。因此，具有这种性质的合金可以用作双稳态的存储材料。PRAM单元数据的读取是采用电流灵敏放大装置来感知GST电阻值的方法，因此，它可以像DRAM一样同大多数CMOS外围电路很好的连接。PRAM已经逐步成为最有可能取代DRAM地位的存储器件。

这两种内存结构都有各自的优势和缺陷，其中，DRAM的数据写入功耗较低，没有使用寿命的限制，但是需要定期刷新充电以保持存储单元内部数据的有效性，因此，整体功耗比较大。而PRAM的存储密度高，数据读取功耗低，无需刷新且数据存储具有非易失性，但是存储单元数据写入速度慢，写入功耗过高，并且由于非易失的特点存储单元使用寿命受到限制。

近年来，研究人员开始开发混合了DRAM和PRAM的新型内存结构。目前主要有两种混合了DRAM和PRAM新型内存结构：一种是将PRAM作为主内存系统，而用少量的DRAM作为内存系统的缓存来辅助PRAM工作，在这种结构中，DRAM缓存对于操作系统是不可见的。

另外一种是让PRAM和DRAM位于统一的内存地址空间里，共同构成内存系统，内存仍由计算机操作系统统一调度，包括物理内存页面的分配、回收和换入换出。在这种结构中，内存控制器的功能做了一定扩展，除了通常的内存控制器功能，它还负责监测PRAM的物理页面的数据更新情况，如，物理页面的写入频率；同时当监测到出现写入次数超过阈值的页面时，负责向操作系统发出页面交换的中断请求；操作系统接收到该中断请求后，将上述写次数超标的页面从PRAM中换出，同时在DRAM中分配相应的空闲页面，将上述从PRAM中换出的页面换入到DRAM的相应的空闲页面中，从而加快数据存取速度并且提高PRAM寿命，降低内存系统的功耗。

但是，在上述第二种混合内存结构中，它仅利用了DRAM写数据功耗低的特性优于PRAM，把PRAM写次数超标的页面换入到DRAM中，却并未利用PRAM读数据功耗和待机功耗都很低的特性。另外，混合内存系统的控制过程需要有操作系统的大量参与，相对于整个内存系统底层硬件来说，局部的调整牵涉到上层操作系统的调度，降低了系统的运行效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种内存结构的调度方法和装置，以使内存结构兼顾DRAM和PRAM的特性，进一步的，提高系统的运行效率。

本发明实施例公开了如下技术方案：

一种内存结构的调度方法，应用于相变随机存储器PRAM-动态随机存储器DRAM混合内存系统，包括步骤：

获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面；

识别获得的物理内存页面位于所述混合内存系统内的区域；

如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的PRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的写入功耗是否高于写入预设额定值，如果是，在DRAM区域查找数据写入功耗低于所述写入预设额定值的第一交换物理内存页面，将所述获得的物理内存页面内容与所述第一交换物理内存页面内容进行互换；

如果获得的物理内存页面位于所述混合内存系统的DRAM区域，判断获得的物理内存页面内容的读取功耗是否高于读取预设额定值，如果是，在PRAM区域查找数据读取功耗低于所述读取预设额定值的第二交换物理内存页面，将获得的物理内存页面内容与所述第二交换物理内存页面内容进行互换。

优选的，所述获得当前访问所述混合内存系统的实际地址的物理内存页面包括：

将当前访问的虚拟地址转换为外部物理地址，得到当前访问的外部物理地址的物理内存页面；