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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：本发明公开了一种对抗阻变对称存储器硬失效错误的方法，涉及基于新型材料的非易失存储器领域，其基于两种与数据存储方向无关的粒度，即最小的失效数据块粒度和RC块粒度，包括混合粒度重映射、失效字平移优化、重映射信息记录优化。混合粒度重映射和失效字平移优化数据恢复时的读次数被限制在最多两次，而借助重映射信息记录优化，存储空间的利用率被极大地提升。本发明可提高阻变对称存储器的使用寿命，增强存储器可靠性。

主权项：1.一种对抗阻变对称存储器硬失效错误的方法，其特征在于，包括以下步骤：混合粒度重映射、失效字平移优化和重映射信息记录优化；所述对抗阻变对称存储器硬失效错误的方法基于两种与数据存储方向无关的粒度，所述两种与数据存储方向无关的粒度包括一个粗粒度和一个细粒度；所述细粒度为最小的失效数据块粒度，所述粗粒度为RC块粒度，所述最小的失效数据块为失效字，所述RC块为由存储阵列上行列两个方向缓存行所围成的数据块，所述失效字为位于存储阵列行列交叉点上的数据，其大小为一个字，字为8字节；在所述混合粒度重映射步骤中，一个RC块内的所有失效字必须被映射到同一个重映射RC块中，所有失效字必须保持在所述RC块和所述重映射RC块中相同的相对位置，多个RC块被映射到一个重映射RC块中；所述混合粒度重映射步骤包括：硬失效错误检测、重映射地址恢复和硬失效错误纠正；所述硬失效错误检测包括：对于64比特的字，设置8比特存储颗粒位宽，包括7比特的SEC纠错码及一个比特的“重映射标志位”；在读操作中，如果所述“重映射标志位”是“0”，直接使用所述7比特的SEC纠错码来恢复数据，否则，存储器从相应的重映射位置来获取正确的数据；所述重映射地址恢复包括：在一个最小的失效数据块中提取重映射地址时，仅存储其重映射RC块地址，将失效字的相对地址采用原始地址数据代表其在重映射RC块中的相对位置；所述重映射地址由一个粗粒度的重映射RC块地址和一个细粒度的失效字的相对地址两者共同确定；所述重映射地址恢复包括：重映射信息的分布及重映射信息的恢复；所述重映射信息的分布采用一个最小的失效数据块空间来存储它的重映射地址，仅存储其重映射RC块地址，包括：从完整的重映射地址中取出表示重映射RC块地址的部分；将提取的所述重映射RC块地址以7比特为单位划分为4片；将所述重映射RC块地址划分的4片以预定规则放入失效字中；所述重映射信息的恢复包括：采用奇偶校验法获得重映射RC块的地址，并直接从原始地址中获取失效字的相对地址，将重映射RC块的地址和失效字的相对地址结合，最终获得重映射地址；所述硬失效错误纠正包括：在读数据的过程中，首先从存储器中读取行向或列向的缓存行的数据，并检查所有字的“重映射标志位”，如果缓存行中存在被重映射的字，则从失效字中恢复其重映射地址并向所述重映射地址执行另一次读操作，将两次读操作中获得的正确数据拼接在一起形成完整的行向或列向的缓存行数据并传递给处理器；在写数据过程中，首先检查“重映射标志位”，并判断是否需要一次额外的向重映射地址的写操作，如果不需要额外的向重映射地址的写操作，将数据写入目的地址即可；否则根据“重映射标志位”构造掩码并将对应的失效单元的数据写入所述重映射地址中；在所述失效字平移优化步骤中，若一个原始RC块内的失效字相对位置与拟重映射RC块内的失效字相对位置冲突，则采用一个平移尺度，将所述原始RC块内的所有失效字同时向右平移所述平移尺度后，再映射到所述拟重映射RC块中；所述失效字平移优化包括：平移尺度的衡量、平移尺度的存储、平移尺度的确定；所述平移尺度的衡量包括：采用64种字的平移尺度表示一个包含8×8个字的RC块中存在的64个可被移动的位置，其中包括自身原始的位置，并以0-63的数字来表示所述64种字的平移尺度，其中0表示不平移；所述平移尺度的存储包括：将平移尺度和重映射地址存放在同一个失效字中，所述存放的方法为：将平移尺度放入所述失效字的一个无损的段中，避开存放所述重映射地址的段；为存放所述平移尺度的段设置一个奇偶校验位，使其所在的段能通过奇偶校验；其中，获取带有平移尺度的失效字的重映射地址包括：首先从失效字中通过奇偶校验提取重映射地址，再通过奇偶校验提取平移尺度，利用所述平移尺度计算出新的相对位置，最后将所述重映射地址和所述新的相对位置合并，确定所述失效字的精确位置；所述平移尺度的确定包括：将一个重映射页划分为4个重映射RC块，所述重映射RC块有16个字的位置；根据所述重映射页中字被分配的情况，计算重映射RC块中各个字的位置的分配数量，使更大的值表示所对应的位置已经被分配给其他RC块的失效字的数量，作为各重映射位置的权值；当为一个RC块分配一个新的重映射RC块时，首先计算在所有平移尺度下的各重映射位置的加权和，并将所述加权和由低到高进行排序，赋予低加权值对应的平移尺度有更高的优先级，从高优先级开始遍历所有平移尺度，直到在某个平移尺度下搜寻到可用的重映射RC块，则确定选择此平移尺度；在所述重映射信息记录优化步骤中，在将数据载入缓存时，额外记录该数据是否存在重映射或者记录该数据的重映射地址信息；所述重映射信息记录优化包括“重映射已知”的记录模式和“重映射地址已知”的记录模式；所述“重映射已知”的记录模式，为缓存中的每个缓存行设置额外的1比特的标志位，所述标志位的数据标志所述缓存行的数据是否来自两个物理地址，所述两个物理地址包括目的地址和重映射地址；若所述标志位为“0”，则在数据写回时直接访问目的地址而无需预读操作；若所述标志位为“1”，则在数据写回时先执行预读操作并确定重映射地址；所述“重映射地址已知”的记录模式，将缓存行数据中失效字的位置索引以及相应的重映射地址一并存入到缓存中；在数据写回时，处理器根据具体的重映射情况向目的地址及重映射地址分别下达写指令。

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