一種利用最后一級混合緩存替代混合內存的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及存儲結構技術領域，尤其涉及一種利用最后一級混合存儲替代混合內 存的方法及存儲裝置。
【背景技術】
[0002] 目前計算機的存儲結構一般是由片上緩存、片外緩存、內存和片外大容量存儲器 構成，其中片上緩存是由靜態(tài)隨機存儲器（SRAM，StaticRandomAcsessMemory)實現(xiàn)， 片外緩存一般是由嵌入式動態(tài)隨機存儲器（eDRAM，EmbebbedDynamicRandomAccess Memory)實現(xiàn)，內存是由動態(tài)隨機存儲器（DRAM，DynamicRandomAccessMemory)實現(xiàn)，片 外大容量存儲器一般是由機械硬盤（HDD，HardDiskDriver)或者固態(tài)硬盤（SSD，Solid StateDriver)實現(xiàn)。IBM在傳統(tǒng)計算機的存儲結構的基礎上提出了一種新的存儲結構，該 存儲結構中的內存為混合內存結構（HybridMainMemory)，如圖1所示，即用動態(tài)隨機存儲 器1_1和非易失性存儲器1_2做為計算機的內存混合01，非易失性存儲器1_2可以為一般 的非易失性存儲器比如說閃存，也可以為其他的新型非易失性存儲器比如相變存儲器、鐵 電存儲器等?；旌蟽却嬗袃煞N結構，分別為串行結構和并行結構，在混合內存01的串行結 構中動態(tài)隨機存儲器1_1用作非易失性存儲器1_2的緩沖器，其中混合內存的可尋址空間 為非易失性存儲器1_2,在混合內存01的并行結構中，混合內存01的可尋址空間為動態(tài)隨 機存儲器1_1和非易失性存儲器1_2,比如動態(tài)隨機存儲器1_1中存儲著處理器讀寫比較頻 繁的數據，非易失性存儲器1_2中存儲著處理器讀寫不頻繁的數據，這里所述的非易失性 存儲器1_2中存儲的讀寫不頻繁的數據是相對于動態(tài)隨機存儲器1_1中存儲的頻繁讀寫的 數據來說的。
[0003] 目前的計算機結構中，最后一級緩存主要是用嵌入式動態(tài)隨機存儲器（eDRAM)實 現(xiàn)，嵌入式動態(tài)隨機存儲器并沒有和處理器在一顆芯片上，而是一顆獨立的芯片，它和處理 器芯片通過多芯片封裝（MCP，Multi_ChipPackage)的技術封裝在一起，但是由于嵌入式動 態(tài)隨機存儲器的存儲密度不是很大，因此為了增大最后一級緩存的存儲密度，在最后一級 緩存中加入3D新型非易失性存儲器，3D新型非易失性存儲器和原來的嵌入式動態(tài)隨機存 儲器組合成最后一級混合緩存02,如圖2所示，圖中2_1為嵌入式動態(tài)隨機存儲器，2_2為 3D新型非易失性存儲器，3D新型非易失性存儲器是用3D工藝制作的非易失性存儲器，因此 每個芯片的存儲密度可以做的很大，比如因特爾公司正在研發(fā)的3D相變存儲器，每個芯片 的存儲容量可以達到128Gb或者256Gb，在不遠的將來甚至更高，比如達到Tb量級。加入3D 新型非易失性存儲器的最后一級混合緩存02通過多芯片封裝技術和處理器芯片封裝在一 起，加入最后一級混合緩存02的計算機存儲結構如圖3所示。圖中03為采用多芯片封裝 技術的芯片，3_1為處理器，3_2為片上緩存，3_3為最后一級混合緩存，3_3_1為嵌入式動態(tài) 隨機存儲器，3_3_2為3D新型非易失性存儲器，3_4為混合內存，3_4_1為動態(tài)隨機存儲器， 3_4_2為非易失性存儲器。
[0004] 因此就目前的存儲結構來說，最后一級緩存主要是緩解由于處理器對內存的讀寫 速度和處理器對緩存的讀寫速度之間存在差異所導致的延時和功耗問題，從而提高計算機 系統(tǒng)的性能，但是進一步提高數據的讀寫速度，仍是目前亟待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 鑒于上述問題，本申請記載了一種利用部分或者全部的最后一級混合緩存替代部 分或者全部的混合內存的方法，其特征在于，最后一級混合緩存中嵌入式動態(tài)隨機存儲器 存儲密度為M，所述嵌入式動態(tài)隨機存儲器包括第一存儲區(qū)間，所述第一存儲區(qū)間的存儲密 度為m;以及
[0006] 混合內存中動態(tài)隨機存儲器的存儲密度為L，所述動態(tài)隨機存儲器包括一第二存 儲區(qū)間，所述第二存儲區(qū)間的存儲密度為1 ;
[0007] 將所述第二存儲區(qū)間內的全部數據放入所述第一存儲區(qū)間，去除所述第二存儲區(qū) 間；
[0008] 其中，M彡0,M彡m彡0,L彡0,L彡1彡0。
[0009] 較佳的，m=l。
[0010] 較佳的，所述最后一級混合緩存中3D新型非易失性存儲器存儲密度為N，所述3D 新型非易失性存儲器包括第三存儲區(qū)間，所述第三存儲區(qū)間的存儲密度為n;
[0011] 所述混合內存中非易失性存儲器存儲密度為P，所述非易失性存儲器包括一第四 存儲區(qū)間，所述第四存儲區(qū)間的存儲密度為P;
[0012] 將所述第四存儲區(qū)間的全部數據放入所述第三存儲區(qū)間，去除所述第四存儲區(qū) 間；
[0013] 其中，N彡0,N彡n彡0,p彡0,P彡p彡0。
[0014] 較佳的，n=p。
[0015] 較佳的，所述最后一級混合緩存與處理器芯片之間采用OPIO接口連接。
[0016] 上述技術方案具有如下優(yōu)點或有益效果：利用部分或者全部的嵌入式動態(tài)隨機存 儲器來替代混合內存中的部分或者全部動態(tài)隨機存儲器，利用部分或者全部的3D新型非 易失性存儲器來替代混合內存中的部分或者全部非易失性存儲器，本發(fā)明提出的方法大大 減小了母板面積，加快了數據的讀寫速度，減小了系統(tǒng)功耗。
【附圖說明】
[0017] 參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實施例。然而，所附附圖僅用于說明和 闡述，并不構成對本發(fā)明范圍的限制。
[0018] 圖1為現(xiàn)有技術中混合內存的結構示意圖；
[0019] 圖2為現(xiàn)有技術中最后一級混合緩存的結構示意圖；
[0020] 圖3為現(xiàn)有技術中加入最后一級混合緩存的計算機存儲結構的結構示意圖；
[0021] 圖4為本發(fā)明最后一級混合緩存替代混合內存的方法中采用的最后一級混合存 儲的結構示意圖；
[0022] 圖5為本發(fā)明最后一級混合緩存替代混合內存的方法中采用的混合內存的結構 示意圖；
[0023] 圖6為現(xiàn)有技術中計算機的存儲結構的結構示意圖；
[0024] 圖7為本發(fā)明最后一級混合緩存替代混合內存的方法中部分混合內存被最后一 級混合緩存替代的結構示意圖；
[0025] 圖8為本發(fā)明最后一級混合緩存替代混合內存的方法中全部混合內存被最后一 級混合緩存替代的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的利用部分或者全部的最后一級混合 緩存替代部分或者全部的混合內存的方法進行詳細的說明。
[0027] 本發(fā)明提出一種利用部分或全部的最后一級混合緩存替代部分或者全部的混合 內存的方法，即利用最后一級混合緩存中部分或者全部的嵌入式動態(tài)隨機存儲器替代混合 內存中的部分或者全部的動態(tài)隨機存儲器；利用最后一級混合緩存中部分或全部的3D新 型非易失性存儲器替代混合內存中部分或者全部的非易失性存儲器。假設最后一級混合緩 存中嵌入式動態(tài)隨機存儲器的存儲密度為M(M多0)，取最后一級混合緩存中嵌入式動態(tài)隨 機存儲器存儲密度M的部分存儲密度，設為m(m彡0)，其中M彡m彡0 ;最后一級混合緩存 中3D新型非易失性存儲器的存儲密度為N(N多0)，取最后一級混合緩存中3D新型非易失 性存儲器存儲密度N的部分存儲密度，設為n(n多0)，其中N多n多0。如附圖4所示，最 后一級混合緩存04包括存儲密度為M的嵌入式動態(tài)隨機存儲器4_1和存儲密度為N的3D 新型非易失性存儲器4_2。其中，嵌入式動態(tài)隨機存儲器4_1還包括第一存儲區(qū)間4_1_1， 其存儲密度為m，3D新型非易失性存儲器4_2包括第三存儲區(qū)間4_2_1，其存儲密度為n。
[0028] 混合內存05中動態(tài)隨機存儲器的存儲密度為L(L多0)，取混合內存05中動態(tài)隨 機存儲器存儲密度L的部分存儲密度，設為1 (1多0)，其中L多1多0 ;混合內存05中非易 失性存儲器的存儲密度為P(P多0)，取混合內存05中非易失性存儲器存儲密度P的部分 存儲密度，設為P(P多0)，其中P多P多0。如附圖5所示，混合內存05包括存儲密度為L 的動態(tài)隨機存儲器5_1和存儲密度為P的非易失性存儲器5_2。其中，動態(tài)隨機存儲器5_1 包括存儲密度為1的第二存儲空間5_1_1，非易失性存儲器5_2包括存儲密度為p的第四 存儲空間5_2_1。因此我們可以使存儲密度m等于存儲密度1，使存儲密度n等于存儲密度 P，即
[0029] m= 1
[0030] n=p
[0031] 也就是說利用最后一級混合緩存中部分或者全部的嵌入式動態(tài)隨機存儲器的存 儲密度m替代混合內存中部分或者全部的動態(tài)隨機存儲器的存儲密度1，利用最后一級混 合緩存中部分或者全部的3D新型非易失性存儲器的存儲密度n替代混合內存中部分或者 全部的非易失性存儲器的存儲密度P。
[0032] 目前的計算機系統(tǒng)中，在內存和片上緩存之間都加入了最后一級緩存，最后一級 緩存是由嵌入式動態(tài)隨機存儲器（eDRAM)實現(xiàn)的，加入最后一級緩存的原因有如下幾點：
[0033] 第一，在內存和