通过并行化刷新与访问降低DRAM刷新的性能影响

现代DRAM单元定期刷新以防止由于漏电导致数据丢失。商用DDR DRAM在rank级别刷新单元。这显著降低了性能，因为在刷新期间阻止整个rank服务内存请求。为移动平台设计的DRAM，即LPDDR DRAM，支持一种增强模式，称为per-bank refresh（按bank刷新），在bank级别刷新单元。这使得在同一rank中一个bank被刷新时另一个bank可被访问，缓解了刷新带来的部分负面性能影响。然而，per-bank refresh有两个缺点。首先，per-bank refresh调度方案没有充分利用跨bank刷新与访问重叠的潜力，因为它限制bank以顺序轮询顺序刷新。其次，对正在刷新的bank的访问必须等待。为缓解DRAM刷新的负面性能影响，我们提出两种互补机制，即动态访问刷新并行化（DARP）和子阵列访问刷新并行化（SARP）。目标是通过构建更高效的技术在DRAM内并行化刷新与访问，从而解决per-bank refresh的缺陷。首先，DARP不以轮询顺序发出per-bank刷新，而是以乱序方式向空闲bank发出per-bank刷新。此外，DARP在一批写操作排向DRAM的间隔期间调度刷新。其次，SARP利用bank内大多独立的子阵列的存在。通过对DRAM组织进行微小修改，它允许bank在另一个子阵列被刷新时服务对空闲子阵列的内存访问。大量评估表明，与最先进的刷新策略相比，我们的机制提高了系统性能和能效，并且随着DRAM密度增加益处增大。