[发明专利]DIMMSSD寻址性能技术在审
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将理解，尽管术语第一、第二等可在此被用于描述各种元件，但是这些元件不应该由这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区分。例如，在不脱离本发明构思的范围的情况下，第一模块可以被称为第二模块，并且类似的，第二模块可以被称为第一模块。这里在本发明构思的描述中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不意图限制本发明构思。如在本发明构思的描述和权利要求中所使用的，除非上下文另外明确指示，否则单数形式也意图包括复数形式。还将理解，如在此所使用的术语“和/或”表示并且包含一个或多个相关所列项的任何和所有的可能组合。还将理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。附图的组件和特征不必按比例绘制。使用NAND闪速存储器用于存储介质的固态计算机存储装置(例如，固态器件或SSD)提供持久性数据存储服务，并可使用各种各样的方法连接到主机计算机。从操作角度而言，重要的组件是：主机接口逻辑；处理和介质控制逻辑；以及被存储装置用于持久性存储能力的NAND闪速存储器电路。一个重要的主机接口方法被称为非易失性存储器标准(NVMe)。主机可通过外围组件快速互连(PCIe)通道使用多个标准化存储器映射的提交队列和完成队列对来与NVMe存储装置进行接口连接。主机处理器通过将命令和任何相关的数据移动到位于主机的动态随机存取存储器(DRAM)地址空间内的分配的存储器位置，将数据输入/输出(I/O)请求发布到NVMe存储装置。这些分配的位置地址是被主机存储器映射到NVMe提交队列。NVMe装置可检测发布的请求并保持它们，直到装置处理逻辑将它们移动到用于实现的装置中。当NVMe装置实现请求时，它们可在与主机将请求放置到的提交队列关联的完成队列中发布响应。与提交队列一样，完成队列被主机存储器映射。主机具有检测响应的存在、使用存储器映射的数据移动方法访问响应并表明它们已经接收到响应的方法。相比之下，针对NVMe，非易失性双列直插式存储器模块(NVDIMM)可使用主机DRAM存储器通道来连接到主机。NVDIMM可使用NVMe比SSD明显更快地与主机处理器进行交互，这是因为NVDIMM使用明显更快的主机处理器连接方法：存储器通道的传输速率比(相对地)更慢的PCIe连接明显更快。但是，存在增加的复杂性：由于NVDIMM在主机存储器通道上，因此NVDIMM必须对主机存储器控制器呈现为符合标准的联合电子设备工程委员会(JEDEC)的DRAM DIMM，而且必须使用标准的DRAM DIMM插槽来连接到主机存储器通道。具体地，NVDIMM必须完全地符合JEDEC DIMM规范。为了符合JEDEC DIMM规范，NVDIMM必须向主机报告它是具有特定存储器容量的DRAM DIMM，并必须与它报告的DRAM DIMM的类型行为上无差别。为了存储器映射的操作，NVDIMMM也必须向主机提供可在存储器通道速度下操作的接口，并且无差别地充当系统存储器。通常，NVDIMM暴露可在用于存储器映射的主机数据传送的存储器通道上访问的少量的存储器(可以是诸如DRAM、SRAM等的易失性存储器，或可以是NVDIMM内的非易失性存储器的一部分)。图1示出根据本发明构思的实施例的与主机处理器进行通信的非易失性双列直插式存储器模块(NVDIMM)。在图1中，示出通过主机存储器控制器115和存储器信号线120与主机处理器110进行通信的NVDIMM 105。主机存储器控制器115可处理来自存储器(由NVDIMM 105提供)的读取和向存储器的写入。NVDIMM 105通过DIMM插槽125与主机存储器控制器115进行接口连接，DIMM插槽125可以是被安装在包括主机处理器110和NVDIMM 105的计算机中的标准的DIMM插槽。NVDIMM 105可包括非易失性存储器130、主机接口逻辑135、处理和介质控制逻辑140、内部DRAM 145和暴露的(exposed)存储器150。非易失性存储器130可以是任意形式的非易失性存储器。在本发明构思的一个示例实施例中，非易失性存储器130可包括NAND闪速存储器；本发明构思的其他实施例可包括其他形式的非易失性存储器(诸如，NOR闪速存储器、相变存储器(PCM)、自旋转移矩(STT)和磁性RAM(MRAM))。主机接口逻辑135负责管理主机处理器110与NVDIMM 105之间的通信。处理和介质控制逻辑140负责管理非易失性存储器130的使用。图1还示出与主机存储器控制器115进行接口连接的DRAM DIMM 155。与NVDIMM 105相比，DRAM DIMM 155可以是传统的DIMM模块，并可提供支持存储器。例如，DRAM DIMM 155和NVDIMM 105中的一个可被用于向另一个提供高速缓存。暴露的存储器150包括暴露给主机处理器110以用于存储器映射活动的存储器。暴露的存储器150可以是内部DRAM 145的部分、非易失性存储器130的一部分或NVDIMM 105的单独组件。例如，在本发明构思的一个实施例中，非易失性存储器130可包括8GB的总内存，其中的1MB可留作暴露的存储器150。本发明构思的其他实施例可在非易失性存储器130中包括更多或更少的总内存、更多或更少的暴露的存储器150或者包括两者。使用NVDIMM 105模拟DIMM而出现的一个问题是：主机处理器110，更具体地，在主机处理器110上运行的程序，具有存储器的特殊视图(view)。这个特殊视图允许不同的应用如同每个应用具有所有可用的(或可见的)内存供其自己使用一样操作。主机存储器控制器115通过执行存储器地址的逻辑-物理的转换来适应存储器的这个视图。即，当应用请求访问存储器位置(从存储器读取或写入到存储器)时，应用提供它知道的存储器地址。这个存储器地址通常不是装置上期望的存储器单元位于的实际的存储器地址。主机存储器控制器115处理存储器的这些逻辑视图(由于每个应用具有它自己的逻辑视图)与存储器模块的物理地址之间的转换。难度在于NVDIMM 105中的暴露的存储器150是直接可寻址的存储器，并且不要求主机存储器控制器115的这种逻辑-物理转换。当主机存储器控制器115执行这种逻辑-物理转换时，主机存储器控制器115以阻止期望的存储器单元的正确位置的方式对地址进行卷积。该难度的解决方案涉及装置驱动器160。装置驱动器160可对请求的存储器地址进行“预映射”，以便在主机存储器控制器115执行它的逻辑-物理转换之后，NVDIMM 105接收它所期望的直接存储器地址。装置驱动器160如何执行该预映射取决于许多因素。图2示出涉及图1的装置驱动器160的设计的各种考虑。涉及装置驱动器160的操作的因素有：暴露的存储器150的大小205、暴露的存储器150的基地址210、暴露的存储器150的逻辑段(下面将参照图5和图8进一步讨论逻辑段)的大小215、主机存储器控制器115的操作模式220和由主机存储器控制器115使用的逻辑-物理转换。装置驱动器160可探测底层机器的总线，以确定主机存储器控制器115的操作模式220和逻辑-物理转换225；其他因素被内置于图1的NVDIMM 105的设计中，并将提前被装置驱动器160所知。在本发明构思的一个实施例中，主机存储器控制器115的操作模式220可在页面打开控制器模式下操作，在所述模式中，主机存储器控制器115假定存储器访问地址被一起紧密地隔开。例如，这种请求通常发生在台式计算机系统中和输入/输出请求中。在本发明构思的另一个实施例中，主机存储器控制器115的操作模式220可在页面关闭控制器模式下操作，在所述模式中，主机存储器控制器115假定在存储器请求中存在减少的访问的位置。通常，主机存储器控制器115只在一种模式下操作，并且在底层机器的操作期间不切换操作模式(虽然当底层机器下次启动时，主机存储器控制器115可能切换到不同的操作模式)。逻辑-物理转换225可包括自身的各种因素(诸如，区块(rank)地址、库(bank)组地址、库地址、行地址和列地址)。
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可恢复资料的内存！Netlist准备展示NVDIMM最终产品
可恢复资料的内存！Netlist准备展示NVDIMM最终产品
14:40&&|&&作者：
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Netlist这几天就要向大家介绍和展示他们的NVvalut NVDIMM DDR3内存的最终产品，在遇到断点或者崩溃时这种新型内存模组上的大容量电容可向DRAM供电，并将资料转移到NAND中，恢复后将重新放回DRAM上。
2014年闪存峰会在今天开幕，服务器内存厂商Netlist将在会议上向大家介绍和展示他们的NVvalut NVDIMM
内存的最终产品，这离他们初次发布已经有近3年的时间。题图来自NVDIMM是一种同时拥有挥发性DRAM和非挥发性NAND的新型内存模组，在断电或者崩溃时大容量电容可向DRAM供电，并将资料转移到NAND中，恢复后将重新放回DRAM上，这对于线上交易系统、云计算等服务器来说有非常重要的价值。Netlist的首批NVDIMM共有4款，有4GB和8GB两种容量，分1.5V普通版和1.35V低电压版，依然是DDR3-1600规格，也支持JEDEC
RDIMM标准，高度都是30mm。这些内存都采用了Netlist自家的NVvalut主控，支持升级扩展备份内存的容量、在线数据统计、电源运行状态监控和软硬件中断技术等。不过话说回来，DDR4都来了，你这弄了好几年才刚展示实物……
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NVDIMM (Nonvolatile DIMM) 关nvidia鸟事? 真会给自己主子脸上贴金对不起，我看错了，在下只是一个硬件爱好者，喜欢看看，发表一些见解而已，想交流的欢迎来这里。请注意文明发帖。你碰上疯狗了，这些疯狗的行为和言语是反映了他们一种什么情况呢？
这种赫斯底里和充满愤青批斗的行为言语，让人想起文革欲孽疯狗 ，同样也是非常敏感非常亢奋，对人对事动不动就像搞 阶 级 斗 争 似的，扣以什么资 本 家的狗之类，唯有自己的红色AMD如革命献血般的纯洁，任何不说AMD好的不吹捧AMD的，都是在侮辱AMD至高无上的领袖形象，都是资本主义的走狗。看了层上的长篇
吼吼，人家只是看错了又没说什么，就这样都让你赫斯底里的怒不可止？？？
一位朋友在正确的车道上行驶，突然间一辆黑色轿车从停车位开出，正好挡在前面。朋友立即踩刹车，车子滑行了一小段路，刚好闪开来车，两车之间的距离就只差几厘米！这辆车的司机凶狠地甩头、并且朝着我们大喊大叫！我朋友只是微笑，对那家伙挥挥手。于是我问他：你刚才为什么那么做？！那家伙差点毁了你的车，还可能伤害我们！
朋友解释说：“许多人就像‘垃圾人’。他们到处跑来跑去，身上充满了负面垃圾：充满了沮丧、愤怒、嫉妒、仇恨、抱怨和失望。随着心中的垃圾堆积又堆积，他们终需找个地方倾倒；有时候，我们刚好碰上了，垃圾就往我们身上丢。
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众生皆为购物来，包里有米勿犹豫，诚心诚意买买买，灯罩助你莫相拒（头像为@使徒子的“一只狗”）
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买部玩《王者荣耀》的手机超级内存NVDIMM
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超级内存NVDIMM
基于非易失性内存（NVDIMM）的新一代内存条规格已经研制成功，其中集成了DRAM和非易失性存储芯片，能够在完全断电的时候完整保存内存数据，并支持主内存在持久高速高性能计算上的应用。区别于普通内存，以云动为代表的业界厂商将此代革命性的内存产品称为超级内存。
2.超级内存发展背景
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图1.存储器性能差异 [1]
由图1可以看出，主存储器和HDD硬盘存储器之间存在很大的性能差异，SSDs存储技术虽然缩小了差异，但是差异依然存在，而数据密集型的应用需要快速的访问存储设备。
来自Viking的Adrian Proctor表示，SSD的速度比HDD硬盘快，但却比DDR记忆体慢很多，此外DDR记忆体没有Flash记忆体的写入次数限制，耐久性是Flash记忆体的缺点所在。虽然业界已经大量投资研发新一代记忆体技术，但需要至少十年以上的时间，新记忆体技术才能获得广泛采用并建立起相应的产业生态系统。因此只有通过NVDIMM超级内存技术，整合DRAM、Flash等主流记忆体，才能解决对持久性、符合成本效益的非易失性内存解决方案不断增长的需求。
3. 典型应用之WSP
全系统保护（whole system preservation），简称WSP。常规DDR3内存在异常掉电或者系统崩溃时会丢失数据，而某些资料库环境是无法承受停机时间（downtime）的，如线上交易(online transaction)处理与金融服务；这些应用可受益于超级内存所提供的快速资料重建时间。
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图2.超级内存系统架构&&&&&&&&&& & 图3.超级内存块状图&&&&&&&&&&&&&&
图2为超级内存的系统架构，通过整合DRAM、Flash、智能系统控制器以及ultracapacitor电源模块，超级内存可以提供一个高度稳定的存储子系统。它既保留 了最快DRAM的低延迟和无读写次数限制特性，又获得了Flash的数据长期保存特性。而采取超级电容作为供电设备，则避免了电池的环境污染，充电时间长，价格昂贵等缺点。超级内存的设计使其可以轻松插入符合行业标准的服务器和存储平台的DIMM插槽，则无需在主板中为其留取安放位置，可以轻松扩展现有装置的性能。
图3为超级内存的块状图，由图可以看出超级内存工作分为常规操作、保存操作以及恢复操作等三个过程。系统上电后，HOST获取上次是否异常掉电信息。如果上次为正常关机，则HOST正常启动；否则HOST进入数据恢复状态，并通知NVDIMM中控制模块进行数据恢复，控制模块先切换MUX，将DRAM的使用权从HOST切换给NVDIMM，然后将保存的数据从非易失性存储中恢复到DRAM中。当恢复完成后，控制模块切换MUX将DRAM的使用权切还给PC，然后唤醒PC，PC被唤醒后直接进入上次掉电时的工作状态。当系统出现异常掉电时，超级电容（Super Cap）会代替正常工作电源，给整个电路进行供电（在下次系统上电时超级电容会通过接口电路自动充电）。NVDIMM控制模块首先发送中断给PC，通知PC进行掉电现场保护， PC将工作状态等信息保存到DRAM后，发送命令通知NVDIMM的控制模块，控制模块收到后切换MUX，将DRAM的使用权从HOST切换给NVDIMM，然后将DRAM中的数据写到非易失性存储中。在常规操作中，NVDIMM被主机系统视为标准的JEDEC DRAM内存模块。而从灾难性的断电事件中恢复原状几乎在瞬间即可完成，因为执行恢复操作只需几秒并且超级电容充电时间只需几分钟 [2]
在云技术发展日新月异的今天，虚拟化技术作为云的核心技术，得到了广泛的关注与创新。与此同时，作为云服务运行的底层载体，虚拟机的数据安全与完整是目前急需解决的重要课题。虚拟机实质为软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统，也就意味着虚拟机的所有运行状态都在内存中。NVDIMM可以利用虚拟机本身的快照功能，在系统异常情况下，迅速保护存储在内存中的临时快照，达到保护整个虚拟机的目的 [3]
4.其他应用及产品展示
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Best SSD&&&&&&&& vs.&&&&&& NVDIMM
1,400,000(4.5倍)
10ns(1000倍)
5年写数据量(TB)
$0.4c(250倍)
表1.超级内存的优势
由表1可以看出，超级内存除了数据保护的功能以外，写IOPS、延迟时间、写数据量及每PB价格方面都有突出的优势。随着云计算发展，数据存取速度（硬盘I/O）瓶颈尤为突出，超级内存的出现有望解决这一难题。此外，超级内存在磁盘缓存，存储链 [3]
等领域也大有用武之地。
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图4.Viking超级内存&&&&&&& &&&&&&&&&&&&& 图5.Windawn超级内存&&&&&&&&&
图4，图5分别为国外厂商Viking和国内厂商云动科技 [4]
推出的超级内存产品，二者均基于NVDIMM技术开发， 前者与Supermicro合作开发了x86 Servers中的服务器应用，可以为企业级OEM厂商和超大规模计算组织提供非常强大和安全的产品。后者为国内首家自主研发的超级内存产品，其控制模块采用了SMBUS以及PCIE技术，调试方便，且无需额外的板级接口；其Flash大小可以任意定制，对于磁盘阵列应用很方便；其开发平台基于FPGA，可以扩展功能，如添加加密算法等。
5.相关产业支持
5.1 SNIA [5]
全球网路储存产业协会(SNIA)已经成立了一个工作小组(SIG)，以推动非挥发性记忆体模组 NVDIMM 的采用。SINA是在1月底的年会中宣布成立NVIDIMM SIG，该工作小组隶属于该产业协会的固态储存倡议小组(Solid State Storage Initiative)，是一个开放社群，发起成员包括英特尔(Intel)、美光(Micron)、微软(Microsoft)、三星(Samsung)、SK海力士(Hynic)、SMART Modular Technologies、Viking Technology、AgigA Tec、IDT、Inphi与Pericom等厂商。SINA正密切关注这种将对运算装置架构带来大幅改变的趋势，让产业界能在新技术诞生时做好准备。
英特尔的下一代Haswell-E 平台预定在2014年第二季度发布，届时将会第一次发布8核心处理器（自6核心CPU发布以来最大的飞跃）。英特尔将会为Haswell-E处理器推出新的Wellsburg 芯片组，其中最大的改进就是支持2133MHz的DDR4内存，Wellsburg 芯片组还会有一系列的新的接口。由于有更高的频率支持，DDR4内存将比上一代内存有50%的性能提升。新的芯片组支持1.2V的DDR4低内存电压，有288个DIMM触点(上一代为284个)，新增加的4个触点是为了支持NVDIMM模块。好消息是无论288针或者284针内存都能用在288针和284针接口的主板上 [6]
英特尔公司表示，处理器架构和归档系统将需要进行戏剧性的重新设计，用以利用即将到来的非易失性内存技术。英特尔首席技术官Justin Rattner告诉记者：“当闪存的替代品主导市场时，芯片制造商和归档系统设计师需要改变他们的技术去利用这种新类型的存储器所提供的低延迟。”他表示：“我相当确信非易失性技术将取代闪存并让非易失性内存更加接近计算的位置，显著降低延迟。架构显然必须对此作出反应和应对。” [7]
6.参考文献
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