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混合存储系统的研究进展

已有 1312 次阅读 2020-8-29 12:55 |个人分类:混合存储|系统分类:科普集锦| DRAM;NVM;PM;3D, XPoint

        CPU和HDD/SSD进行数据交互时,因为速度不匹配二增加DRAM作为Cache。但是随着运算量和数据量的增加,DRAM作为内存面临严重的“内存墙”问题。为解决上述问题,新型非易失性存储作为新型热点进入研究者的视线。


目前,受到广泛关注的新型存储器(NVM)主要有3种:

        相变存储器(PCM),以英特尔与美光联合研发的3D Xpoint为代表的磁变存储器(MRAM),以美国Everspin公司推出的STT-MRAM为代表;阻变存储器(ReRAM),目前暂无商用产品,代表公司有美国Crossbar。


DRAM&NVM混合内存

一种是DRAM&NVM混合内存是平行结构,另一种混合内存是层次结构DRAM作为PCMBuffer或者Cache。


混合内存的两种架构

平行结构可以避免存储相同数据,更好地利用 DRAM的容量;

层次结构可以更好地缓存频繁访问的数据,从而减少 DRAM 和 PCM 间的数据移动开销。

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    此外,一些新的应用也开始尝试使用新型存储,例如存内计算(PIM)。这是一种将逻辑运算单元直接嵌入内存中的非冯诺依曼架构,理论上能够完全消除“存储墙”问题,在深度学习应用中优势明显。


主流新型存储的产业现状

        当前的3种新型存储均处于起步阶段,PCM发展最快。由于英特尔的主推,PCM商业化进程最快,已经有傲腾H系列混合固态盘、以及傲腾M系列持久内存两款主要面向数据中心的商用产品,与英特尔自身的处理器配套形成一套完整的数据密集型应用解决方案。MRAM方面,Everspin已经有产品应用于航空航天等特定领域,并于2019年开始与格芯合作,试生产28nm制程的1Gb STT-MRAM产品。ReRAM仍然尚未商用,初创公司如Crossbar正致力于其产业化进程。


    由此可见,未来混合存储会作为主力研究方向,或者直接研究新型非易失性存储,在速度、非易失性、低延迟、高带宽上发力。混合存储的研究路途还有很长一段时间要去努力。



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