刘 兵，汪令辉，张 涛，陈友良

（1.中国科技大学 计算机科学与技术学院，安徽 合肥 230027；2.铜陵职业技术学院 信息工程系，安徽 铜陵 244061；3.铜陵有色金属集团公司，安徽 铜陵 244000；4.中国安全生产科学研究院，北京 100012）

0 引言

随着大数据技术、人工智能和工业互联网等技术的发展，需处理的数据量越来越多，对内存的节能、存储密度、随机写、高并发性随机读和实时处理分析等都提出了更高的要求。当前主要的内存技术是DRAM（dynamic random access memory），要通过不断地刷电来保持数据，能源的消耗比较大。另外，DRAM 的存储集成也已经接近极限。非易失性存储（non-volatile memory，NVM）技术为解决这一问题提供了一种新方法，其中以相变存储器（phase change memory，PCM）[1]性能最为突出，其作为近些年存储技术发展的热点技术，有着广泛的应用前景。PCM 相对于DRAM 的优点是存储密度较大、功耗低；缺点是写入的速度比DRAM慢、写的次数有限。因此，减少PCM 的写操作，提高其写耐久性，是许多研究者探讨的问题。

1 相关研究

1.1 混合内存架构

针对PCM 和DRAM 的特点，目前的研究集中在将PCM 和DRAM 二者的优点结合。在混合内存[2-5]结构上的使用，分为同级混合内存和层次混合内存，如图1所示。

图1 同级混合和层次混合内存结构框图Fig.1 Peer and hierarchical hybrid memory structure

1）同级混合内存[6]（图1a）利用PCM 字节寻址的特点，内存由PCM 和DRAM 两部分构成，并当作一个整体统一编址。访问时，根据页面特点，将页面分别放入PCM 或DRAM。2）层次混合内存[7]（图1b）。其将DRAM 作为PCM 的缓存，先访问DRAM，如DRAM 没有命中，再访问PCM，通过DRAM 的写无限性缓冲PCM 的写有限性。

1.2 已有混合内存冷热页的判定

由于PCM 的写耐久性有一定的次数限制，读写不均衡，写时间较长，所以在混合内存缓冲区管理调度策略的设计中，通常要达到2 个目标：1）减少PCM 的写次数，延长PCM 的使用年限；……