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高速缓存作为计算机系统中的一个重要部件用来缓解处理器与主存之间巨大的访问速度差异,但随着处理器技术的发展以及半导体制造工艺的进步,传统基于SRAM的缓存技术受限于存储单元面积过大和静态漏电功耗过高等问题,难以进一步扩展。自旋极化磁随机存储器(Spin-Transfer Torque Magnetic Random Access Memory,STT-MRAM)作为一种新型的非易失性存储技术,不仅具有高集成度、低静态功耗等特点,同时,它的读写速度、存储密度及写寿命均优于其他非易失性技术,因此最有希望替代SRAM用于高速缓存技术。基于STT-MRAM和SRAM的平行混合缓存架构,充分结合了STT-MRAM存储密度大、静态功耗低和SRAM读写速度快的优点。为了最大化的减少STT-MRAM缓存区的写操作,优化设计了如下迁移策略:1、立即迁移。写缺失数据均置于SRAM中,读缺失数据均置于STT-MRAM中。读命中位于SRAM中时,立即将该缓存块迁移至STT-MRAM中;写命中位于STTMRAM中时,立即将该块迁移至SRAM中。2、延迟迁移。针对立即迁移策略会产生较多次的迁移而降低性能的缺点进行了改进。只有在某缓存块有连续的读操作或连续的写操作时才进行迁移。3、自适应迁移。根据之前缓存块的访问模式预测缓存块的访问倾向,动态调整迁移。将写密集倾向的块迁移到SRAM中,而当SRAM空间足够的情况下读密集倾向的块可以不用迁移。另外优先驱逐死亡倾向的缓存块而不是优先进行块迁移操作。利用GEM5仿真平台对设计的平行混合缓存架构进行仿真实验,并对延迟迁移和自适应迁移策略进行了对比测试。实验表明:上述设计的平行混合缓存相较于纯的SRAM大大降低了缓存能耗,而所提出的自适应迁移策略的性能对比延迟迁移策略也有一定的提升。