Введение 4
1. Задача построения индексных структур для PCM 6
2. Сравнение типов памяти 7
3. Запись в PCM 9
4. Методы индексирования на основе хеширования 10
5. PCMFEH 16
6. Сравнение расширяемого хеширования и PCMFEH 18
Заключение 28
Список литературы 29
Самые разные вычислительные системы немыслимы без использования устройств хранения. Но до сих пор нет универсального типа
памяти, который удовлетворял бы всем критериям. Большая разница
в производительности между запоминающими устройствами, а также
все новые и новые требования от электронных систем, например портативных электронных устройств, открывают новые возможности для
устройств хранения.
Память с изменением фазового состояние (Phase Change Memory,
сокращенно PCM) - одно из многообещающих устройств хранения. Это
новый физический принцип хранения информации, который работает посредством изменения фазового состояния халькогенидного стекла, из которого состоят PCM-ячейки. Различие в этих состояниях, а
именно разное электрическое сопротивление, используется для кодирования информации. Считывание состояния происходит благодаря использованию сверхмалых токов, которые не оказывают воздействие на
вещество в ячейке. Для перевода ячейки из одного состояния в другое необходимо использовать более сильные токи, которые изменяют
фазовое состояние посредством нагрева ячейки.
В первую очередь целевые продукты для PCM - это мобильные телефоны, но в будущем ожидается, что PCM будет компонентом в иерархии памяти для ноутбуков, персональных компьютеров и серверов. От
использования PCM выиграют и центры обработки данных, которые
смогут быстрее обрабатывать огромные массивы информации, связанные с ”облачными” вычислениями, финансовыми транзакциями и машинным обучением. Память с изменением фазового состояния соединяет в себе такие свойства DRAM, как побитовое изменение, быстрое
чтение и запись, а также энергонезависимость и простую структуру,
как у Flash памяти. Но в то же время память PCM обладает ограничением на количество перезаписи, хотя это ограничение на порядок лучше
чем у Flash. Комбинация этих свойств делает PCM уникальным видом
памяти следующего поколения с расширенным набором возможностей
4[3].
Тогда совершенно естественно изучать перспективный вид памяти
и одним из главных вопросов становится: Как имеющиеся методы работы с данными должны быть изменены, чтобы наилучшим образом
воспользоваться преимуществами PCM и, по возможности, сгладить
недостатки?
В этой работе предложен модифицированный метод расширяемого хеширования [6], который является дружественным к PCM, то есть
является более эффективным для памяти с изменением фазового состояния, чем обычный. Также был проведен ряд экспериментов, доказывающих этот факт.
В данной работе были исследованы алгоритмы хеширования для памяти типа PCM, который является относительно новым видом памяти,
в частности перспективным видом основной памяти. Для этого были
изучены его характеристики и свойства, было произведено сравнение
PCM с другими типами памяти.
Основным результатом работы является модифицированный алгоритм расширяемого хеширования (PCMFEH). Он представляет собой
адаптацию стандартного расширяемого хеширования для памяти с изменением фазового состояния.
Основная идея модификации состоит в разрешении переполнения
страницы для уменьшения количества разделений страниц, и как следствие количества перестроений, которые приводят к многочисленным
операциям записи. Были произведены эксперименты, показывающие,
что измененный алгоритм учитывает проблемы, связанные с операцией записи в памяти PCM, с помощью уменьшения общего количества
операций записи в память. Также снижается количество операций записи на ячейки по отдельности, что положительно влияет на сохранность памяти PCM, которая имеет ограниченное количество перезаписи
в ячейку.
