《基於非易失性記憶體的新型體系結構的系統最佳化關鍵技術》是依託華東師範大學，由沙行勉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於非易失性記憶體的新型體系結構的系統最佳化關鍵技術
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沙行勉
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
新一代非易失性存儲器，如相變存儲器、憶阻器等，在數據讀寫時間及功耗等方面具有優越的性能。把非易失性存儲納入記憶體空間將成為解決傳統計算機系統數據I/O瓶頸的有效的解決方案。同時，根據傳統的計算機存儲層次構建的計算機系統及最佳化技術將因此而發生革命性的變化。 非易失性存儲器的共同特性是：1.非對稱讀寫速度和能耗。2.有限的擦寫耐受性能。本項目對新型非易失性存儲器套用於計算機系統記憶體的設計與最佳化的根本性問題做基礎研究。從系統最佳化的角度，對具有非易失性記憶體的單核與多核系統中的寫感知調度、數據分布最佳化、數據遷移、損耗均衡最佳化，以及新型非易失性記憶體檔案系統的設計和能效最佳化等問題進行深入的研究，分析問題的本質及複雜度，研究最優解算法或高效的近似最優解算法，提出綜合的解決方案。研究成果將為非易失性記憶體在計算機系統中的套用提供具有普遍意義的最佳化算法和解決方案。
結題摘要
近年來，一些新型的非易失性存儲器（Non-Volatile Memory, NVM），如相變存儲器（PCM）、磁阻式存儲器（MRAM）、阻變式存儲器（ReRAM）、鐵電存儲器（FeRAM）等，已經成為縮小處理器與存儲器之間鴻溝的最為矚目的新一代存儲器。這類新型非易失性存儲器在斷電狀態下仍然可以長期保存數據，並且數據讀寫速度已經接近DRAM記憶體，它們具有高密度、更省電、抗震動、抗輻射干擾等諸多優勢。開發基於新型非易失性存儲器件的存儲構架，是縮小I/O與記憶體之間的性能差距的一種有效途徑。同時，這些非易失性存儲器具有一些共同特性：非對稱的讀寫速度和功耗，以及有限的擦寫耐受性。計算機系統需要考慮這些新的存儲器數據讀寫特性，才能讓這些新型非易失性存儲器在實際系統中得到套用並充分發揮它們的優勢。 本項目圍繞“基於非易失性記憶體的新型體系結構的系統最佳化關鍵技術”的各項研究內容開展了大量深入的研究和系統開發工作。研究團隊針對非易失性存儲的特性，從系統最佳化的角度著手，在多種計算機系統結構上研究基於非易失性記憶體的調度、數據分布、寫損耗均衡、非易失性記憶體檔案系統等多個層次的設計和最佳化問題。本項目在國際上首次提出檔案虛擬地址空間的概念，提出了全新的持久化記憶體檔案系統的設計架構，對檔案數據組織形式、元數據結構提出了新的定義，並在這個全新的設計架構下首次實現了高效持久化記憶體檔案系統，消除傳統檔案系統的多級軟體層次開銷，通過新的設計架構最大化地利用記憶體管理硬體MMU實現了記憶體檔案數據地址的高速轉換，實現了虛擬地址管理機制下的記憶體檔案數據管理。經過華為公司測試，表明為國內產業界在混合型非易失性記憶體系統提供了具有突破性的關鍵技術，完成了技術成果轉化。此項研究的專利成果獲得華為公司的高度評價，相關研究成果發表了一系列高質量的學術論文，其中在IEEE Transaction on Computers期刊發表的論文被評為2016年度論文和當年10月份封面論文，獲得國際學術界的認可。 本項目在新型存儲結構的探索、系統軟體的研究與設計、最佳化技術的研究等各個層面展開了積極的前沿研究工作，並獲得了一批國際領先的研究成果，培養了一批青年老師和優秀研究生。推動了國內計算機學科在非易失性存儲體系結構、系統軟體及最佳化技術的前沿研究領域的發展和建設，引領了學術界和工業界在這一新領域的發展方向。
