基于M5的混合型内存系统仿真及其应用

发布时间：2024-05-09 03:18

　　相变存储器(PCM)作为一种新兴的存储设备,逐渐成为在大规模内存系统中具有潜力的DRAM替代。最近,一种DRAM+PCM的混合型内存系统架构逐渐受到研究人员的重视。在这种体系结构中,PCM作为主存,DRAM作为PCM的缓存,它结合了PCM的高容量以及DRAM快速访问特点,因此被认为具有良好的发展前景。 对于PCM来说最大的缺陷是其写入次数有限。为了提高PCM寿命,目前的研究工作主要集中在均匀分布PCM写请求上,本文认为,在混合型内存系统中,好的缓存机制能够减少对于PCM主存的回写,而均匀分布PCM写请求的方法依然适用。然而,这种缓存机制也带来了安全隐患,恶意程序能够在短时间内迫使DRAM缓存产生大量针对PCM主存某局部存储单元的回写,从而加速PCM寿命的耗尽。本文描述了一种利用传统组关联映射缓存(set associative cache)的特性来进行的恶意攻击,它针对缓存中的某个特定组(set)进行攻击,使得该组产生大量PCM回写请求。为了解决上述问题,本文提出了一种随机地址重映射(RAR)的方法,它能够隐藏DRAM缓存与PCM主存的关联,并将针对同一个组的攻击写请求均匀随机的分散到...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
目录
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第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 DRAM 的替代
        1.2.2 PCM+DRAM 的混合型内存系统
        1.2.3 提高PCM 的寿命
        1.2.4 PCM 安全攻击研究
        1.2.5 计算机体系结构模拟（仿真）技术
    1.3 研究内容
    1.4 论文组织结构
    1.5 本章小结
第二章 混合型内存系统
    2.1 相变存储器PCM 简介
    2.2 PCM+DRAM 的混合型内存系统
    2.3 混合型内存系统中的安全隐患
    2.4 本章小结
第三章 随机地址重映射
    3.1 静态随机地址重映射
        3.1.1 静态随机地址重映射的正确性
        3.1.2 静态随机地址重映射的开销分析
    3.2 动态随机地址重映射
        3.2.1 动态随机地址重映射的寻址过程
        3.2.2 动态随机地址重映射的切换过程
        3.2.3 动态随机地址重映射的开销分析
    3.3 本章小结
第四章 M5 模拟系统
    4.1 M5 模拟系统简介
    4.2 M5 的对象模型
    4.3 M5 的CPU 模型
    4.4 M5 的内存模型
        4.4.1 端口
        4.4.2 数据包和请求
        4.4.3 内存访问方式
    4.5 M5 的运行模式
    4.6 M5 的统计模型
    4.7 本章小结
第五章 随机地址重映射在M5 中设计与实现
    5.1 混合型内存模型在M5 中的设计与实现
    5.2 静态随机地址重映射算法的实现
        5.2.1 基于地址线交换的随机地址重映射算法的实现
        5.2.2 在M5 中整合随机地址重映射算法
    5.3 恶意攻击程序的设计与实现
    5.4 本章小结
第六章 实验验证
    6.1 基线系统
    6.2 实验准备
        6.2.1 SPEC CPU 2006 标准测试程序集
        6.2.2 运行环境
    6.3 实验过程
    6.4 实验结果
        6.4.1 SPEC CINT2006 运行结果
        6.4.2 静态随机地址重映射算法对SPEC CINT2006 的影响
        6.4.3 静态随机地址重映射算法对恶意攻击程序的影响
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 研究展望
参考文献
致谢
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本文编号：3968239