基于RRAM的混合存储模型

杜 娇，钱育蓉，侯海耀，张 猛

(新疆大学 软件学院， 新疆 乌鲁木齐 830008)

0 引 言

面对大数据、云计算、物联网等信息技术发展产生的海量数据，传统的动态随机存储器(dynamic random access memory，DRAM)的内存设计逐渐无法满足需求[1]，同时内存存储性能的提升远远落后于计算性能的提升[2]，随之出现的是“存储墙”、“能耗墙”问题[3,4]。新型非易失性存储器(non-volatile memory，NVM)的出现，为解决上述问题提供了方向。现有的NVM主要有相变存储器(phase change memory，PCM)、阻变存储器(resistive random access memory，RRAM)、自旋转移力矩存储器(spin-transfer torque RAM，STT-RAM)[5,6]等，它们具有非易失性、漏电功耗低、存储密度高和扩展性强等特性，成为存储领域的研究热点，有望在未来取代传统存储器[7]。就目前而言，任何单一的存储器件都不能满足内存系统大容量、低成本和高性能的需求，较为有效的方法是采用混合存储的方式。它主要是从数据访问特点及负载特征出发，结合不同存储器件的特性，将请求发送给适合的存储设备，达到提高整个系统性能的目的，是目前存储技术的发展方向[8]。

本文基于DRAM和RRAM提出了一种混合存储模型，评测并分析该模型下内存系统的读写性能，实验结果表明，混合内存系统，性能优于完全以RRAM为主存的系统，接近完全以DRAM为主存的系统，同时DRAM与RRAM的容量配置及应用程序自身特点的不同，亦会对系统性能造成影响。

1 相关研究

目前将NVM用于混合存储的内存系统主要有3种结构：第一种是NVM完全取代DRAM作为内存；第二种是NVM与DRAM构成混合内存，但两者处于同一层次；第三种是NVM与DRAM构成混合内存，但DRAM与NVM是层次结构[9]。……