本发明专利技术公开了一种基于软件编译层的可变电阻式存储器磨损均衡方法，它包括以下步骤：1、根据程序的特征，将程序划分为多个程序区域，并统计出各个变量的写操作次数和变量的大小；2、根据内存未被占用的空间大小，动态地配置可变电阻式存储器SLC和MLC的大小；3、为各个变量分配合适的地址，为写频繁的变量分配高性能和寿命长的单层单元，为写不频繁的变量分配容量大的多层单元，4、把编译好的程序，在嵌入式系统上执行，以获得可变电阻式存储器上的磨损均衡。本发明专利技术具有以下技术效果：磨损均衡性更好，进一步提高了可变电阻式存储器的使用寿命；仅需很低的执行时间和存储开销，没有硬件开销。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计算机存储
，具体涉及一种可变电阻式存储器的磨损均衡方 法。
技术介绍
通用的DRAM存储器受限于能耗大、容量难扩展等问题。一种新型能耗低、容量 大、非易失性的存储器有望替代传统的DRAM存储器，如：记忆组存储器、可变电阻式存储器 (PCM)。特别的是，可变电阻式存储器PCM可以实现多层单元（Multi-Level Cell，MLC)，也 就是一个单元可以存放两个或两个以上的比特。与单层单元（Single-Level Cell，SLC)相 比，MLC可得到较高密集性和较大的容量。然而，这个优势也导致相应的代价，由于需要更 精密的感应和控制PCM单元的电阻，增加了相应的访问延迟以及减少了寿命。 一般情况下，一个典型SLC PCM单元能容忍大约IO7-IO8次写操作，一个典型的MLC PCM单元仅能容忍IO5次写操作。MLC PCM单元的寿命给可变电阻式存储器带来了巨大的 挑战。由于典型的嵌入式程序的写操作，常常以一种极不平衡的方式写到内存上，例如：大 部分写操作集中在少量的变量。写操作频繁的变量，对存放该变量的位置磨损大，频繁地对 该位置擦写，加速了可变电阻式储的MLC PCM单元磨损。若不进行合理管理，可变电阻式存 储器可能会在几十秒内被损坏。为了延长可变电阻式存储器的寿命，许多技术被提出来，例 如： 现有技术之 一 ：Μ· K. Qureshi, Μ. M. Franceschini, L. A. Lastras-Montano, and J. P. Karidis, "Morphable memory system:a robust architecture for exploiting multi-level phase change memories, '，in Proceedings ofthe 37th International Symposium on Computer Architecture (ISCAi 10),vol.38,pp. 153 - 162,2010. (M.K.Qureshi，M.M. Franceschini，L. A. Lastras-Montano，和 J.P. Karidis，"可变内存 系统：一个基于多层相变存储器的健壮架构"，第37届计算机体系结构上国际研讨会议 (ISCA)，2010)，它根据工作量负荷请求，动态地控制内存系统每个单元存放比特的数目。具 体方法是把内存分为两个区域，一个高密度高延迟的区域（HDPCM)，由MLC模式的内存页构 成；一个是低延迟低密度的区域（LLPCM)，每个单元的存放比特数是HDPCM区域每个单元存 放比特数的一半。在硬件层添加一个内存监控电路（Memory Monitoring circuit, ΜΜ0Ν) 来跟踪工作负载的内存需求。周期性的执行MMON跟踪信息，根据信息，进行评估并确定 LLPCM和HDPCM区域的最佳划分。如果访问发生在HDPCM区域的页面，这样的页面将被升 级到LLCPM区域，来减少后续访问的延迟。允许自动地在LLPCM和HDPCM区域之间转换， 提供低延迟LLPCM区域给频繁访问的页。现有技术一有以下几个缺点：需要在硬件上的支 持。该技术需要内存监控电路来周期性跟踪信息，和单独的硬件架构来记录内存页的物理 位置；周期性监控内存负责量，进行调节，开销大。 现有技术之二：R. Zhou and T. Li, "Leveraging phase change memory to achieve efficient virtual machine execution,'，in Proceedings ofACM SIGPLAN/ SIGOPS International Conference on Virtual Execution Environments (VEEi 13), pp. 179 - 190, 2013. (R. Zhou和李涛，"利用相变内存来实现高效的虚拟机执行"，虚拟执行 环境上的ACM SIGPLAN/SIGOPS国际会议（VEE' 13)，2013)，它的内存页管理包含信息收集 器和负载平衡器，定制了之前的内存缺页错误监控方法。把缺页错误分为了 SLC缺页错误 和MLC缺页错误。信息收集器用这两种类型的缺页错误来收集内存位置的统计信息。仅当 MLC缺页错误会触发负载平衡器，来调节SLC和MLC内存页的数目、每个虚拟机中的balloon driver大小。运用了采样算法来周期性跟踪内存缺页信息。根据虚拟内存页使用的LRU直 方图，来计算每个虚拟机的缺页曲线。根据缺页曲线，针对不同虚拟机建立相应的SLC、MLC 的效益函数。当增减一页SLC、MLC内存页，都会带来相应的效益改变。根据效益增减的大 小对比，来确定是否增加 MLC和SLC。现有技术二的缺点：监控内存缺页情况，来计算相应 的效益函数值，不可避免，会导致不小的开销；仅根据内存缺页，来调控MLC和SLC的转换。 这些现有技术存在巨大的写开销和运行开销，并且大多都需要硬件和操作系统的支持，从 而限制了可变电阻式存储器在嵌入式系统上的实际应用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是从软件编译器的层面，根据 访问模式，提供，它能有效的改善 可变电阻式存储器在嵌入式系统中的使用寿命，并且具有很低的时间和存储开销，不需要 任何硬件支持。 本专利技术所要解决的技术问题是通过这样的技术方案实现的，它包括以下步骤： 步骤1、根据程序的特征，将程序划分为多个程序区域，并统计出各个变量的写操 作次数和变量的大小； 步骤2、根据内存未被占用的空间大小，动态地配置可变电阻式存储器单层单元和 多层单元的大小； 步骤3、为各个变量分配合适的地址，为写频繁的变量分配高性能和寿命长的 SLC，为写不频繁的变量分配容量大的MLC ; 步骤4、把编译好的程序，在嵌入式系统上执行，以获得可变电阻式存储器上的磨 损均衡。 由于本方法专利技术结合了可变电阻式存储器SLC和MLC的优势来平衡写分布；并且 本方法在编译时间完成，具有很低的执行时间和存储开销；因为不需要操作系统或硬件的 支持，所以没有硬件开销。又因为现有技术针对内存页进行分配，而本专利技术针对变量进行分 配，具有更好的细粒度性，所以能获得更好的磨损均衡。 与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：磨损均衡性更好，进一步提高了可变 电阻式存储器的使用寿命；仅需很低的执行时间和存储开销，没有硬件开销。【附图说明】 本专利技术的【附图说明】如下： 图1为本专利技术中程序划分为程序区域的示意图； 图2为本专利技术的可变电阻式存储器空间划分流程图； 图3本专利技术的数据分配流程图。【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明： 本专利技术包括以下步骤： 步骤1、根据程序的特征，将程序划分为多个程序区域，并统计出各个变量的写操 作次数和变量的大小； 步骤2、根据内存未被占用的空间大小，动态地配置可变电阻式存储器单层单元和 多层单元的大小； 步骤3、为各个变量分配合适的地址，为写频繁的变量分配高性能和寿命长的 SLC，为写不频繁的变量分配容量大的MLC，从而减少可变程序本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于软件编译层的可变电阻式存储器磨损均衡方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、根据程序的特征，将程序划分为多个程序区域，并统计出各个变量的写操作次数和变量的大小；步骤2、根据内存未被占用的空间大小，动态地配置可变电阻式存储器单层单元和多层单元的大小；步骤3、为各个变量分配合适的地址，为写频繁的变量分配高性能和寿命长的SLC，为写不频繁的变量分配容量大的MLC；步骤4、把编译好的程序，在嵌入式系统上执行，以获得可变电阻式存储器上的磨损均衡。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘铎，朱萧，龙林波，梁靓，沙行勉，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85
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