美国研发出加密硬件可以确保非易失性存储器应用安全

采用非易失性主存储器（NVMM）为主存的计算机会大大减少计算机的开机时间，提升存储能力，而且非易失性存储器在断电后仍能存储数据，因此拥有巨大的应用潜力。但是，NVMM即使有切断电源后，存储内容也不会消失仍然继续保持。使用传统动态随机存取存储器（DRAM）为主存的计算机在关闭后无法存储数据，

基于PCM的混合主存系统

处理器和存储器之间的性能差异日益增大,但传统的DRAM器件的集成度已经接近极限,能源消耗问题也已然成为瓶颈,如何设计稳定且有效的存储架构解决存储墙问题已成为学术界热议的话题。近年来,具有代表性的非易失性存储器-相变存储器(phase change memory,PCM),凭借其低功耗、大容量、可按字节寻址等特性,逐渐成为内存系统中颇具潜力的DRAM替代品。这篇文章重点讨论了基于PCM构建的多种混合主存结构。

用于通用存储和神经形态计算的相变存储器的研究进展

存算一体技术目前被认为是一种可以消除冯·诺依曼计算架构瓶颈的可行性技术。在众多的存算一体器件中,相变存储器(PCM)因其具有非易失性、可微缩性、高开关速度、低操作电压、循环寿命长以及与现有半导体工艺相兼容等优点,被认为是未来通用存储和神经形态计算器件中最具竞争力的候选者之一。首先介绍了PCM的工作原理和器件材料结构,并详细讨论了PCM在通用存储和神经形态计算领域的应用。PCM具有高集成度和低功耗的共性需求,但这两个应用领域对材料性能有不同的侧重点。详细分析了PCM目前存在的优缺点,如高编程电流导致的功耗问题,以及商业化应用面临的主要挑战。最后,针对PCM的研究现状提出了一系列改进措施,包括材料选择、器件结构设计、预操作、热损耗降低、3D架构,以及解决阻态漂移等问题,以推动其进一步发展和应用。

一种MRAM仿真系统的设计实现

计算机科学技术日新月异的发展,对存储器的集成度、读写速度、可靠性等方面提出了更高的要求.在这种形势下,一些传统存储器的缺陷逐步暴露出来,需要新一代存储器适应技术的发展和要求.与传统的存储器相比,磁阻式随机访问存储器(magnetic random access memory,MRAM)具有更好的性能,它同时具备静态随机访问存储器(static random access memory,SRAM)的高速读写性能、动态随机访问存储器(dynamic random access memory,DRAM)的高集成度与Flash存储器的非易失性等优点.为了研究MRAM用作主存时的各项性能,进一步探究MRAM作为DRAM主存替代品的可能性,根据MRAM的原理以及特点,设计并实现了一个MRAM仿真系统,由trace发生器、MRAM控制器和MRAM存储体3部分组成.MRAM仿真系统接收来自处理器(CPU)对主存的读写请求,并根据设计的地址映射算法,对请求进行调度,完成对MRAM存储器的读写请求.仿真结果表明,用MRAM做主存能够发挥出MRAM的优势,获得良好的请求响应时间、请求带宽等性能.

基于嵌入式系统硬件加密的技术研究

通过对几种常见的硬件加密技术的研究,深入解析其应用方法,并结合硬件加密技术在国内外的最新进展,运用非易失性主存(PCM),构建出一套基于嵌入式系统的硬件加密技术,该系统在对数据进行加密时会更加快捷,更加节省资源,并且可以更好保证数据的安全性和完整性。

一种高效、可扩展细粒度缓存管理混合存储研究

混合主存储器由DRAM构成,它可用作cache来扩展非易失性存储器,相比传统的主存储器能够提供更大的存储能力。不过,要使混合存储器具有高性能和可扩展性,一个关键的挑战在于需要对缓存在DRAM中的数据的元数据(如标签)以一个细粒度的方式进行有效管理。基于这样的观察:利用DRAM缓存行的局部性,将元数据与元数据对应的数据存储在片外缓存中相同的行,使用一个小的缓冲区来只缓存最近被访问的片内缓存行,以降低细粒度DRAM缓存的开销。利用这种细粒度的DRAM高速缓存的灵活性和效率,还开发了一种自适应的策略来选择在数据迁移到DRAM时最佳的迁移粒度。在搭配了512MB的DRAM缓存的混合型存储系统中,建议使用8kB的片上缓存,这样,相比一个传统的8MB的SRAM元数据存储,即使没有考虑大的SRAM元数据存储的能源开销,也可以提升6%以内的性能,以及18%的能效节约。

一种基于混合存储的高效、可扩展细粒度缓存管理研究

混合型主存储器也是DRAM构成,并把混合型主存储器作为高速缓存使用,因此可以扩展Non-volatile存储器,相比传统型的主存储器,混合型主存储器可以提供更大的存储能力.然而,对于混合型主存储器,要使其具有高性能和高可扩展性,一个关键的挑战是以一种细粒度的方式有效地管理缓存在DRAM中的数据的元数据(如Tag).基于此观察:根据DRAM高速缓存行的局部性,在芯片外相同的高速缓存行中存储数据和数据的元数据,本文通过使用一个小缓冲区缓存最近被访问的片内缓存行来减少细粒度DRAM高速缓存的开销.基于细粒度DRAM高速缓存使用的灵活性和效率,还开发了一种自适应的策略,可以选择数据迁移到DRAM高速缓时的最佳迁移粒度.在配置了512MB DRAM的混合存储系统中,使用8KB的片上高速缓存,相比传统的8MB SRAM元数据存储,即便没有考虑大SRAM元数据存储的能耗开销,实现了不超过6%的性能提升,节约了18%左右的能效.

面向纳电子时代的非易失性存储器

目前，业界对两大类全新的非易失性存储器进行了可行性调研，其中一类是基于无机材料的存储器技术，如铁电存储器（FeRAM）、磁阻存储器（MRAM）或相变存储器（PCM），另一类存储器技术则基于有机材料，铁电或导电开关聚合物。值得注意的是，在这些接替闪存的非易失性存储器当中，只有相变存储器具备进入广阔市场的能力表现，被视为下一个十年的主流存储器技术。

英特尔与恒忆公布突破性相变存储器技术研究成果

英特尔公司与恒忆近日公布了一项突破性的相变存储器（PCM）研究成果，这种新的非易失性存储器技术结合了目前各种存储器的优势。研究人员首次展示了能够在单个硅片上堆叠或放置多个PCM阵列层的64Mbyte测试芯片。