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《湖南大学》 2017年
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相变存储器建模和模拟器设计与实现

朱琳莉  
【摘要】:随着动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)的制作工艺接近极限,可扩展性越来越差,它已经无法满足当前市场对于高性能、大容量的存储器需求。相变存储器(Phase Change Memory,PCM)是一种新型存储器,它具有非易失性、高集成度、低静态能耗、字节寻址等优点,因而备受关注。PCM被认为是最有可能替代DRAM的存储介质之一。但是目前PCM仍然还存在擦写次数比较有限、写延迟高和写能耗高的问题,所以还没有大规模投入市场。对于PCM的研究如果采用基于原型设计再生产的方式所需周期长且成本高。所以现阶段学术上对于PCM的研究都是采用软件模拟器进行仿真实现。本文提出一种精准模拟PCM完整读写行为的模拟器PCMSim。主要工作内容分为以下几个方面:首先,基于PCM物理结构以及存储行为搭建PCM设备模型;再依据PCM模型以及PCM和DRAM在物理结构和存储行为的相似性提出在现有模拟器DRAMSim2上进行改写实现PCMSim。PCMSim在DRAMsim2的基础上进行了两方面的改写:针对PCM行为的适应性改写和拓展性改写。适应性的改写包括设备配置信息、刷新、回写过程的改写,目的是使模拟器能准确对PCM行为进行仿真;拓展性改写是针对PCM敏感的寿命问题集成可配置的寿命模型和磨损均衡算法,使用者可根据自身需求通过系统配置文件进行配置。改写实现的PCMSim采用时钟驱动,可以准确的模拟PCM每个时钟周期的读取行为,真实反映PCM设备的访问延时和工作能耗,同时可以配置寿命模型和磨损均衡算法优化PCM寿命问题。然后,搭建实验平台,对PCM模拟器进行测试。分别获取PCM模拟器在有无配置磨损均衡算法和寿命模型情形下的延时和寿命。将没有配置磨损均衡算法和寿命模型情形下的延时和PCM规格说明书上的延时进行对比,以验证模拟器的正确性。然后将几种不同情形下获取的延时和寿命进行对比,验证模拟器的有效性。
【学位授予单位】:湖南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP333

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