《基於新型存儲器件的固態存儲體系結構及關鍵技術》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由方糧擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型存儲器件的固態存儲體系結構及關鍵技術
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：方糧
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
隨著物聯網、雲存儲、大規模科學計算等數據密集型套用技術的迅速發展，以傳統DRAM和磁碟為主的存儲系統在性能和可靠性等方面面臨嚴峻挑戰，而新型存儲器件具有高速度、低功耗、高可靠等優勢，基於新型存儲器件的固態存儲系統有望在緩解存儲瓶頸方面起重要作用。本申請針對基於新型存儲器件的固態存儲體系結構及關鍵技術展開研究。主要研究內容包括：（1）基於多種新型器件的多級並發固態存儲體系結構。（2）基於新型存儲器件的計算與存儲耦合結構模型。（3）低功耗、大容量的新型混合主存技術。（4）高速固態存儲系統軟硬體協同最佳化與陣列技術。通過本項目的研究，有望突破新型存儲器件在存儲系統套用中的關鍵技術，滿足未來數據密集型套用對存儲系統在性能、可靠性、功耗等方面的需求。
結題摘要
隨著物聯網、雲存儲、大規模科學計算等數據密集型套用的飛速發展，以傳統DRAM與磁碟為主的存儲系統在性能以及可靠性等方面面臨嚴峻挑戰，而新型存儲器件具有高速、低功耗、高可靠等優勢，基於新型存儲器件的固態存儲系統有望在緩解存儲瓶頸方面起重要作用。本項目主要研究基於新型存儲器件的固態存儲體系結構以及其相關關鍵技術，歷時四年，取得了豐碩的成果與成績，其中論文發表總計10篇，學術專著1項，專利9項。 在新型存儲器件特性的探索方面，我們不僅探索了阻變器件的基本物理機理，取得探索性結論，還積極研究了基於阻變器件的運算與存儲功能融合的電路特性以及阻變存儲器自身特性對體系結構設計所造成的影響，如利用crossbar陣列訪問延遲的差異來加快基於阻變存儲器RRAM主存的訪存速度，有效降低了訪問延遲。此外，我們也積極探索了其它新型固態存儲器件，如磁隨機存儲器等等，並取得了相應的研究成果。 在基於新型固態存儲器以及非易失主存的體系結構，系統設計等方面我們做了更多的工作。先後提出了TBuffer，一種用於DRAM與快閃記憶體所構成Ultra-DIMM的高性能解決方案，能夠增加DRAM中數據的命中率並提高快閃記憶體壽命；高性能PCIe SSD Gemini，在軟硬體角度均做了一定程度的最佳化，能夠更好的充分發揮快閃記憶體的性能優勢；NF-Dedupe，一種用於基於快閃記憶體SSD的無指紋重刪方案；WAlloc，一種針對非易失主存所設計的高效磨損感知手動記憶體分配器，其磨損平均性優於NVMalloc約30％-60％；SPMS，一種基於鏈的持久性記憶體系統，SPMS的性能優於目前先進的持久性記憶體系統6.6％，並且性能略好於沒有任何一致性保證基準行。此外，我們還對獨立SSD冗餘陣列和檔案系統以及糾刪碼對快閃記憶體壽命影響等進行了理論上的分析與研究。 本項目研究了新型的固態存儲器件在計算機體系結構以及系統中的套用以及其意義。通過本項目的研究，我們掌握了基於新型存儲器件的存儲系統構建技術，為新型存儲器件在大規模存儲系統中的套用提供系統的方法指導和實踐經驗。
