基于相变存储器的存储技术研究综述

以数据为中心的大数据技术给计算机存储系统带来了机遇和挑战.传统的基于动态随机存储器(DRAM)器件的内存面临工艺尺寸缩小至2X nm及以下所带来的系统稳定性、数据可靠性等问题;相变存储器(PCM)具有非易失性、存储密度高、功耗低、抗辐射干扰等优点,且读写性能接近DRAM,是未来最有可能取代DRAM的非易失存储器,它为存储系统的研究和设计提供了新的解决方案.文中在归纳相变存储器器件发展和研究现状的基础上,对相变存储器在系统级的应用方式和面临的问题进行了比较和分析,研究了基于相变存储器的内存技术和外存技术,分析了当前在PCM的寿命、写性能、延迟、功耗等方面所提出的解决方案,指出了现有方案的优势和面临的缺陷,并探讨了未来的研究方向,为该领域在今后的发展提供了一定的参考.     

基于相变存储器的存储系统与技术综述

随着处理器和存储器之间性能差距的不断增大,“存储墙”问题日益突出,但传统DRAM器件的集成度已接近极限,能耗问题也已成为瓶颈,如何设计扎实有效的存储架构解决存储墙问题已成为必须面对的挑战.近年来,以相变存储器(phase change memory, PCM)为代表的新型存储器件因其高集成度、低功耗的特点而受到了国内外研究者的广泛关注.特别地,相变存储器因其非易失性及字节寻址的特性而同时具备主存和外存的特点,在其影响下,主存和外存之间的界限正在变得模糊,将对未来的存储体系结构带来重大变化.重点讨论了基于PCM构建主存的结构,分析了其构建主存中的写优化技术、磨损均衡技术、硬件纠错技术、坏块重用技术、软件优化等关键问题,然后讨论了PCM在外存储系统的应用研究以及其对外存储体系结构和系统设计带来的影响.最后给出了PCM在存储系统中的应用研究展望.     

几种新型非易失存储器的原理及发展趋势

介绍几种有发展潜力的新型非易失存储器的原理,如铁电存储器、磁性随机存储器、相变存储器和阻变存储器等,并在性能方面作了对比,最后对存在的问题和发展趋势进行了分析。     

基于动态权衡的新型非易失存储器件体系结构研究综述

作为现有存储器的潜在替代技术,新型非易失存储器受到了来自学术界和工业界越来越多的关注.目前,制约新型非易失存储器广泛应用的主要问题包括写延迟长、写操作动态功耗高、写寿命有限等.针对这些问题,传统的解决方法是利用计算机体系结构的方法,通过增加层或者调度的方式加以避免或隐藏.但是,这类解决方案往往存在软硬件开销大、无法同时针对不同问题进行优化等问题.近年来,随着对新型非易失存储材料研究的深入,一系列器件自身所包含的动态权衡特性被陆续发现,这也为体系结构研究提供了新的机遇.基于这些器件自身的动态权衡特性,研究人员提出了一系列新的动态非易失存储器优化方案.与传统的优化方案相比,这类新型方案具有额外硬件开销小、可同时针对多个目标进行优化等优点.首先对非易失存储器存在的问题及传统的优化方案进行了概括;然后对非易失存储器件中3个重要的动态权衡关系进行了介绍;在此基础上,对近年来出现的一系列基于非易失存储器动态权衡特性的体系结构优化方案进行梳理;最后,对此类研究的特点进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望.     

面向新型非易失存储器的文件级磨损均衡机制

自旋转移力矩磁存储器(spin transfer torque random access memory, STTRAM)和磁阻式随机存储器(magnetic random access memory, MRAM)等新型存储器具有接近于DRAM的访问速度,是构建高性能外存系统和提高计算机系统性能的重要手段,但有限的写次数是其重要局限之一.设计了文件系统级磨损均衡机制,使用Hash函数分散文件在外存中的存储,避免在创建和删除文件时反复分配某些存储块,通过分配文件空间时选择写次数较低的存储块,避免写操作的集中;使用主动迁移策略,在外存系统I/O负载较低时主动迁移写次数较高的数据块,减少磨损均衡机制对I/O性能的影响.最后在开源的基于对象存储设备Open-osd上实现了面向新型存储器文件系统级磨损均衡机制的原型,使用存储系统通用测试工具filebench和postmark的多个通用数据集进行了测试与分析,验证了基于新型存储器的文件系统级磨损均衡机制能稳定地将存储块写次数差减少到原来的1/20左右,同时最高仅损失了6%的I/O性能和增加了0.5%的额外写操作,具有高效和稳定的特性.     

富士通和爱普生宣布将联合开发下一代FRAM非易失存储器技术

富士通公司和精工爱普生公司近日宣布，双方已签署协议将联合开发下一代铁电随机存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)非易失存储器技术。     

基于网络的指纹门禁系统数据传输接口

本文对企业内部基于网络的多用户指纹门禁系统的指纹识别仪的硬件结构进行了简要介绍，同时着重介绍了客户端与服务器之间的指纹信息以及确认信息的通信的问题的一种解决方案：主要使用Ubicom公司的通信控制器SX52，以及Relteck公司的以及网控制器RTL8019AS构成了完成既能与指纹图像采集处理模块进行串行通信，又能与远端服务器进行基于TCP/IP协议的网络通讯的智能模块。同时介绍了专用于该系统的自定义应用协议FITP。     

基于PR9200芯片的门禁系统设计

现大多数应用于生活中的门禁系统识别率较低,导致识别时间较长,对人们的生活造成了一定的困扰。为改善这类情况,设计了一种利用射频技术的读取发射器系统,通过对门禁卡的信息读取,再发射给门禁的闸机,闸机在一定范围内通过识别发射的信息,进行权限识别对比,从而实现非接触式出入。该系统具有安全性高、可超高频识别、便捷、性能稳定等特点,实现远距离快速识别。     

RRAM的阻变特性研究

阻变存储器（RRAM）是一种基于阻值变化来记录存储数据信息的非易失性存储器（NVM）,RRAM具有存储单元结构简单、工作速度快、功耗低等诸多优点,因而受到广泛关注。主要从三方面论述 RRAM的阻变特性。     

NVMMDS——一种面向非易失存储器的元数据管理方法

元数据管理方法是影响文件系统性能的重要因素.针对现有元数据管理方法存在的查找性能低、适应性差和丢失元数据等问题,设计了面向非易失存储器的元数据管理方法(NVMMDS).首先针对元数据的访问特性和管理要求,给出了NVMMDS的结构和元数据管理流程,混合使用非易失存储器和DRAM存储元数据,为提高元数据查找性能和避免丢失元数据奠定了基础;设计了基于NVBB树的元数据查找算法和基于主动写回的元数据缓存算法,提高了元数据的查找性能,增强了元数据管理方法的适应能力,避免了元数据丢失问题.与现有元数据管理方法进行了分析和比较,在单机文件系统ReiserFs和分布式文件系统pNFS中实现了NVMMDS原型,使用FileBench和多个标准数据集进行了测试与分析,验证了NVMMDS能提高文件系统最大35％的操作处理速度和I/O性能.     

基于嵌入式技术的智能卡门禁系统设计

介绍了基于智能卡读写模块ZLG500的门禁系统设计的原理与方法,主要分析了该智能卡门禁系统中的数据存储与传输模块、系统主模块和系统时钟模块的工作原理,同时给出了智能卡读写模块ZLG500与主模块MCU的硬件接口及部分软件代码.本系统经过实际运行,具有稳定可靠和操作简便等特点.     

面向非易失内存的数据一致性研究综述

随着DRAM技术面临密度扩展瓶颈以及高泄漏功耗问题,新型非易失内存(non-volatile memory, NVM)因其非易失、高密度、字节寻址和低静态功耗等特性,已经得到学术界和工业界的广泛关注.新型非易失内存如相变内存(phase change memory, PCM)很可能替代DRAM或与DRAM混合作为系统主内存.然而,由于NVM的非易失特性,存储在NVM的数据在面临系统故障时可能由于部分更新或内存控制器写重排序而产生不一致性的问题.为了保证NVM中数据的一致性,确保对NVM写操作的顺序化和持久化是基本要求.NVM有着内在缺陷如有限的写耐久性以及较高的写延迟,在保证NVM数据一致性的前提下,减少NVM写次数有助于延长NVM的寿命并提高NVM系统的性能.重点讨论了基于NVM构建的持久索引、文件系统以及持久性事务等数据一致性研究,以便为实现低开销的数据一致性提供更好的解决方案或思路.最后给出了基于NVM的数据一致性研究展望.     

基于ZigBee的门禁系统设计

介绍了一种基于ZigBee网络的门禁系统.该系统包括监控PC机、门禁控制器(终端节点)、路由器、协调器等,采用ZigBee无线通信技术和GSM技术实现了对各个门禁控制器的远程管理和监控,各门禁控制器是独立的功能整体,当监控PC机或其他模块出现故障时,均能独立运行.重点介绍了系统的硬件设计和软件设计并对系统进行了测试,该系统具有性价比高、操作简单和稳定性好等优点.     

基于RFID的人脸识别门禁系统总体设计

本设计是研究和设计出一种高智能化、高安全性、实现远程监控与管理、自动报警的门禁系统.该系统采用RFID技术与门禁控制器之闻对人员信息的获取和初步认证,同时采用了人脸识别技术,并对视频采集到的进出人员图像信息进行人脸检测并与RFID信息对应的人脸进行认证.     

利用FPGA实现DDR存储器控制器

DDRSDRAM以双倍的数据速率已成为存储器的主流,但目前广泛应用的微处理器和数字信号处理器并不支持DDRSDRAM。该文介绍一种通用DDRSRAM控制器的设计,以解决目前所存在的微处理器与DDRSDRAM之间的接口问题。     

基于LonWorks总线技术的门禁系统

介绍了LonWorks现场总线和门禁系统的有关知识,设计了一种基于LonWorks总线的门禁系统,深入分析了系统结构,门禁智能节点的软硬件设计.本设计对于LON技术应用于安防系统,具有广阔的前景.     

基于ARM的指纹识别门禁系统设计

介绍了基于ARM的指纹识别门禁系统的软硬件设计。其中硬件主要是Intel公司基于X-scale内核的PXA255处理器和美国Veridicom公司的半导体指纹传感器FPS110。软件设计包括系统上电初始化,图像捕获存储,图像匹配等。经过仿真,该系统准确性高,识别快,而且易于二次开发扩展。     

基于LonWorks总线技术的门禁系统

介绍了LonWorks现场总线和门禁系统的有关知识,设计了一种基于LonWorks总线的门禁系统,深入分析了系统结构,门禁智能节点的软硬件设计。本设计对于LON技术应用于安防系统,具有广阔的前景。     

基于RFID技术的实验室门禁系统设计

射频识别技术作为一种新型的自动识别技术,具有可靠性高、保密性强、方便快捷等特点。针对计算机开放实验室管理中存在的问题,将射频识别技术引入到实验室门禁系统中,提高了实验室管理的科学性和可靠性。文章阐述了RFID的工作原理、系统的结构及其实现。     

虹膜识别技术在门禁系统中的应用

随着国内对门禁系统的安全性、先进性、稳定性、网络化等方面要求的不断提高,用户迫切需要一种更高安全性能的产品,能对门禁出入进行全面有效的实时监控和管理。近年来,以指纹、虹膜为代表的基于人体生物识别技术的门禁系统,越来越受到市场青睐。虹膜组织自身具有的可靠性、惟一性等天然优势,使虹膜识别技术在门禁系统中的应用越来越广泛。