【摘 要】
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随着集成电路的迅速发展,复杂指令集在设计时间与成本上已无法满足要求。一种新型的指令集架构RISC-V引起了广泛的关注,其设计简洁大方、可扩展性强。目前关于新型芯片内存控制部分的研究探索较少。内存控制器对计算机整体性能有很大影响,新型芯片的内存控制将影响到后续内存及计算机整体性能的发展。同时针对异构内存的研究也在逐渐深入。将动态随机存取存储器（DRAM）的读写优势与非易失存储器（NVM）的大容量存储
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随着集成电路的迅速发展,复杂指令集在设计时间与成本上已无法满足要求。一种新型的指令集架构RISC-V引起了广泛的关注,其设计简洁大方、可扩展性强。目前关于新型芯片内存控制部分的研究探索较少。内存控制器对计算机整体性能有很大影响,新型芯片的内存控制将影响到后续内存及计算机整体性能的发展。同时针对异构内存的研究也在逐渐深入。将动态随机存取存储器（DRAM）的读写优势与非易失存储器（NVM）的大容量存储相结合,能有效提高内存系统性能和使用寿命。综合这两点,可将low RISC作为平台,设计实现CPU旁路的异构内存热点数据页迁移机制。该页迁移机制的功能模块主要包括FIFO缓冲区、控制MIG读写模块、地址范围划分及监测延迟模块。1)通过FIFO缓冲区可实现DDR-NVM之间的数据迁移通道,减少对内存通道的抢占以提高系统性能。2)控制MIG读写模块即代替CPU发送访存指令,完成数据读写。根据AXI4协议设计状态机,通过信号变化和读写计数,控制状态跳转,实现由内存控制器控制内存中数据迁移,达到CPU无感。3)地址范围划分及监测延迟模块可模拟混合异构内存系统。将板上DDR的地址范围进行划分,一部分作为DRAM使用,一部分作为NVM使用。利用延迟模块进行数据延迟处理,模拟NVM读写特性,解决无商用NVM可供实验的问题,为其它模块提供环境支撑。实验共进行了6组数据测试,得出如下结论:1)当读写访问比例相同时,对NVM范围内的数据访问越多,系统性能提升越明显。2)写操作对系统性能影响更大。读比例大时,系统性能平均提升37.1%;写比例大时,系统性能平均提升44.2%。3)相较原生low RISC系统,添加混合内存控制器的系统性能平均提升43.0%。
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