用于实现多级别存储器分级体系的设备和方法技术

描述了用于集成存储器和存储分级体系的系统和方法，所述存储分级体系包括在计算机系统内的非易失性存储器层。在一个实施例中，PCMS存储器装置用作在分级体系中的一个层，有时被称作“远存储器”。将诸如DRAM的更高性能的存储器装置放置在远存储器的前面，并且用来屏蔽远存储器的性能限制中的一些。这些更高性能的存储器装置被称作“近存储器”。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】描述了用于集成存储器和存储分级体系的系统和方法，所述存储分级体系包括在计算机系统内的非易失性存储器层。在一个实施例中，PCMS存储器装置用作在分级体系中的一个层，有时被称作“远存储器”。将诸如DRAM的更高性能的存储器装置放置在远存储器的前面，并且用来屏蔽远存储器的性能限制中的一些。这些更高性能的存储器装置被称作“近存储器”。【专利说明】
该专利技术一般涉及计算机系统的领域。更特别地，本专利技术涉及。
技术介绍
A.当前存储器和存储配置 对于当今计算机创新的限制因素之一是存储器和存储技术。在常规的计算机系统中，系统存储器(也被称作主存储器、初级存储器、可执行存储器)通常通过动态随机访问存储器(DRAM)来实现。即使当没有存储器读或写发生时，基于DRAM的存储器也消耗功率，因为它必须不断地对内部电容器进行重新充电。基于DRAM的存储器是易失性的，这意味着一旦移除功率，则丢失存储在DRAM存储器中的数据。常规的计算机系统也依赖多级别的缓存以改善性能。缓存是在处理器与系统存储器之间的高速度存储器，用来比从系统存储器供应存储器访问请求快地供应存储器访问请求。这样的缓存通常用静态随机访问存储器(SRAM)来实现。缓存管理协议可以用来确保最频繁访问的数据和指令被存储在缓存的级别之一中，由此减少了存储器访问事务的数量并改善了性能。关于大容量存储设备(也被称作次级存储设备或磁盘存储设备)，常规的大容量存储装置通常包括磁介质(例如，硬盘驱动)、光学介质(例如，光盘(⑶)驱动、数字通用磁盘(DVD)等等)、全息介质和/或大容量存储闪存存储器(例如，固态驱动(SSD)、可移除闪存驱动等等)。一般地，这些存储装置被认为是输入/输出(I/O)装置，因为它们由处理器通过实现各种I/O协议的各种I/O适配器来访问。这些I/O适配器和I/O协议消耗大量的功率，并且可以具有对管芯区域和平台的形成因素的显著影响。当没有连接到永久电源时具有有限电池寿命的便携式或移动装置(例如，膝上型计算机、笔记本计算机、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、功能电话等等)可以包括可移除大容量存储装置(例如，嵌入式多媒体卡(eMMC)、安全数字(SD)卡)，所述大容量存储装置通常经由低功率互连和I/O控制器耦合至处理器，以便满足活动的和空闲的功率预算。关于固件存储器(诸如引导程序存储器(也被称作BIOS闪存))，常规的计算机系统通常使用闪存存储器装置存储经常读但很少(或从不)写入的持久性系统信息。例如，由处理器执行来在引导过程(基本输入和输出系统(BIOS)映像)期间初始化关键系统部件的初始指令通常被存储在闪存存储器装置中。当前在市场中可得的闪存存储器装置一般具有有限速度(例如，50MHz)。该速度由用于读协议的开销开销进一步降低(例如，2.5MHz)。为了使BIOS执行速度加速，常规的处理器一般在引导过程的预先可扩展固件接口(PEI)阶段期间缓存BIOS代码的一部分。处理器缓存的大小对用在PEI阶段的BIOS代码(也被称作“PEIBIOS代码”)的大小设置了限制。B.相变存储器(PCM)和相关的技术 相变存储器(PCM)(有时也被称作相变随机访问存储器(PRAM或PCRAM)、PCME、双向通用存储器或者硫族化物RAM (C-RAM ))是一种开发了硫族化物玻璃的独特行为的类型的非易失性计算机存储器。作为电流经过产生的热的结果，硫族化物玻璃可以在以下两个状态之间切换:晶体和非晶体。PCM的最近版本可以实现两个附加的不同状态。PCM提供了比闪存更高的性能，因为PCM的存储器元素可以被更快地切换，写(将各个位改变到I或O)可以在不需要首先擦除整个单元块的情况下完成，并且来自写的退化更慢(PCM装置可以经受得住大约100兆个写周期；PCM退化是由于在编程、金属(或其它材料)迁移和其它机制期间的热膨胀而导致的)。【专利附图】【附图说明】下面的描述和附图用来说明本专利技术的实施例。在附图中: 图1图示了根据本专利技术的实施例的缓存和系统存储器布置； 图2图示了在本专利技术的实施例中采用的存储器和存储分级体系； 图3图示了本专利技术的实施例可以在其上实现的计算机系统； 图4A图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第一系统体系结构； 图4B图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第二系统体系结构； 图4C图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第三系统体系结构； 图4D图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第四系统体系结构； 图4E图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第五系统体系结构； 图4F图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第六系统体系结构； 图4G图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第七系统体系结构； 图4H图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的八系统体系结构； 图41图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第九系统体系结构； 图4J图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第十系统体系结构； 图4K图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第十一系统体系结构； 图4L图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第十二系统体系结构； 图4M图示了根据本专利技术的实施例的包括PCM的第十三系统体系结构； 图5A图示了包括易失性近存储器和非易失性远存储器的系统体系结构的一个实施例； 图5B图示了存储器侧缓存(MSC)的一个实施例； 图5C图示了包括集成标签缓存和ECC生成/检查逻辑的存储器侧缓存(MSC)的另一个实施例； 图图示了示例性标签缓存和ECC生成器/检查单元的一个实施例； 图5E图示了包括PCM控制器的PCM DI丽的一个实施例； 图6A图示了根据本专利技术的一个实施例的专用于特定的指定系统物理地址(SPA)范围的MCE控制器和缓存； 图6B图示了根据本专利技术的一个实施例的在系统存储映像、近存储器地址映射与PCM地址映射之间的示例性映射； 图6C图示了根据本专利技术的一个实施例的在系统物理地址(SPA)与PCM物理装置地址(PDA)或近存储器地址(NMA)之间的示例性映射；以及 图6D图示了根据本专利技术的一个实施例的在系统物理地址(SPA)空间与存储器信道地址(MCA)空间内的存储器页面之间的交错。【具体实施方式】在下面的描述中，叙述了诸如逻辑实现、操作码、用来指定操作数的装置、资源分割/共享/复制实现、系统部件的类型和相互关系以及逻辑分割/集成选择的大量具体细节，以便提供对本专利技术的更透彻理解。然而，本领域技术人员将理解本专利技术可以在没有这样的具体细节的情况下进行实践。在其它情况下，没有详细示出控制结构、栅级别电路和全软件指令序列，以便不使本专利技术模糊。利用所包括的描述，本领域普通技术人员将能够在没有过度实验的情况下实现适当的功能。在说明书中参考“一个实施例” “实施例” “示例实施例”等等指示了所描述的实施例可以包括特别的特征、结构或特性，但每个实施例可以不必须包括特别的特征、结构或特性。此外，这样的短语不必指的是相同的实施例。此外，当结合实施例描述特别的特征、结构或特性时，所认为的是，结合无论是否明确描述的其它实施例实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机系统，包括：处理器，具有多个用于执行指令和处理数据的核心以及一个或多个用于根据第一缓存管理策略缓存指令和数据的处理器缓存；第一级别存储器，具有与其相关联的第一特性集合，所述第一特性集合包括第一读访问速度和第一写访问速度；以及第二级别存储器，具有与其相关联的第二特性集合，所述第二特性集合包括第二读和写访问速度，其中的至少一个分别相对低于所述第一读访问速度或第一写访问速度、非易失性，使得当功率被移除时所述第二级别存储器维持它的内容、随机访问和存储器子系统可寻址能力，使得存储在其中的指令或数据可以在等于由所述计算机系统的存储器子系统使用的粒度的粒度下被随机地访问；其中，所述第一级别存储器的至少一部分根据第二缓存管理策略被配置为用于存储在所述第二级别存储器中的指令和数据的缓存。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：RK拉马努简，R阿加瓦尔，郑凯，T波尔佩迪，CC拉德，DJ齐默曼，MP斯瓦米纳桑，D齐亚卡斯，MJ库马，BN库里，GJ欣顿，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US