[发明专利]使用标准DRAM和整合储存器的处理器与平台辅助的NVDIMM解决方案

说明书

技术领域

本发明涉及使用标准DRAM和整合储存器的处理器与平台辅助的NVDIMM解决方案。

背景技术

对计算来说存储器与处理器其自身一样都是无处不在的，并且存在于每个计算设备中。通常存在两类存储器——易失性存储器和非易失性（NV）存储器。最常见的易失性存储器类型是动态随机存取存储器（DRAM），其是基本上每个计算设备的常见部件。一般来说，DRAM可能被实施为处理器外部的单独部件或者它可能被集成在处理器上，诸如在片上系统（SoC）架构中。例如，对于个人计算机、膝上型电脑、笔记本等等中的DRAM的最常见封装类型是双列直插式存储器模块（DIMM）和单列直插式存储器模块（SIMM）。同时，智能电话和平板电脑可采用具有管芯上DRAM的处理器或者以其他方式使用一个或多个DRAM芯片，该一个或多个DRAM芯片通过使用倒装芯片封装等等而被紧密耦合至处理器。

在早期PC年间，计算机的基本输入和输出系统（BIOS）被存储在包括一种类型的非易失性存储器的只读存储器（ROM）芯片上。这些ROM芯片中的一些是真正只读的，而其他使用可擦除可编程ROM（EPROM）芯片。随后，“闪存”——一种类型的电可擦除可编程ROM（EEPROM）技术被开发，并且变成一种用于NV存储器的标准技术。然而常规EPROM必须在重写之前被完全擦除，闪存不用，因此提供远远大于EPROM的可用性。此外，闪存提供相比于常规EEPROM的若干优点，并且照此EEPROM通常被分类为闪存EEPROM和非闪存EEPROM。

存在两种类型的闪存，其是在NAND和NOR逻辑门之后的名字。可以使用存储器单元的块（或页）对NAND类型闪存进行写入和读取。NOR类型闪存允许单个字节被写入或读取。一般来说NAND闪存比NOR闪存更常见，并且被用于如USB闪存驱动器（亦称拇指驱动器）、存储器卡和固态驱动器（SSD）一样的设备。

DRAM通常具有比闪存更高得多的性能，包括显著更快的读取和写入访问。以每存储器单元为度，它们也比闪存显著更贵。DRAM技术的主要缺点是它需要电力来存储单元数据。一旦电力被去除，DRAM单元就会很快丢失其存储数据的能力。闪存技术的一个优点是当电力被去除时它可以存储数据。然而，闪存比DRAM明显更慢，并且给定的闪存单元仅可以被擦除和重写有限次数，诸如100,000个擦除循环。

在最近几年中，已引入了一种被叫作NVDIMM的混合存储器模块。该NVDIMM支持DRAM技术对于快速读取和写入访问的优点和NAND存储器的非易失性特征二者。如在图1中所示，这通常通过在DIMM 102的一侧上安装一个或多个DRAM设备100（例如存储器芯片）并且在DIMM的另一侧上安装一个或多个NAND设备104和定制现场可编程门阵列（FPGA）106或专用集成电路（ASIC）（未被示出）来完成。NVDIMM经由超级电容器连接器108与“超级”电容器连接，该超级电容器充当DIMM电力故障时的临时电力源。当系统电力下降时，驻留在DRAM中的数据被写入到NAND存储器并且随后在下一启动的存储器初始化期间被恢复回到DRAM。

图2示出具有处理器202的计算机系统200，该处理器202包括中央处理单元（CPU）204、两个集成存储器控制器（iMC）206和208、以及多个PCIe（快速外设部件互连）链路211被耦合至其的集成输入-输出（IIO）接口210。iMC 206被用来控制经由相应链路216和218（也被标记为Ch（通道）1和Ch（通道）2）对一对DRAM DIMM 212和214的访问。iMC 208被用来控制经由相应链路224和226对一对NVDIMM 220和222的访问。NVDIMM 220被附接至超级电容器228，而NVDIMM 222被附接至超级电容器230。超级电容器228和230中的每一个在平台上电期间被充电并且在电力故障时将电力供应给其相应的NVDIMM 220和222。当检测到电力故障时，FPGA 106检测电力故障并且将DRAM 100内容拷贝到用于NVDIMM 220和222中的每一个的NAND 104。在平台通电期间，在MRC初始化DRAM之后，MRC请求FPGA 106从NAND 104恢复DRAM内容。