随着应用程序计算任务和单芯片多处理器的发展，计算机的主存系统容量必须不断扩展以存储更大的工作集;同时，更高的能量有效利用率已经成为计算系统设计的一个重要因素，它关系到能耗、环境、芯片失效和商业成本等方面的问题，特别是在资源受限的移动计算系统中显得更加重要。长期以来，计算机系统主内存所选择的都是DRAM存储技术，但是随着集成电路关键尺寸的不断缩减，DRAM存储技术也面临着自身存储密度极限的挑战;而另一方面，从大型数据中心到移动计算终端设备，由基于电容式存储原理的DRAM存储技术所建立的主存系统能耗在整个计算机系统中所占的比例也在不断增加。　　 以相变存储器PCM为代表的新型非易失性存储技术为取代主存系统中DRAM技术的地位提供了可能性。PCM可以进行类似DRAM的按位读写操作，并且相对DRAM具有更低的待机功耗和更高的存储密度。但是，目前PCM存储技术的读写延迟比DRAM大，读写操作具有非对称性，即写入操作延迟大能量消耗高，而且PCM存储单元所能经受的写操作次数有限。因此，利用少量DRAM与PCM共同构建高性能大容量低功耗的计算机混合主存系统，已经成为一个研究的热点和重点。　　 本文的研究中提出了一种基于硬件驱动的PCM-DRAM混合主存系统架构及其访存模式和管理控制优化策略。该访存模式基于扩展的内存控制器部件利用地址重映射机制将CPU访存请求的物理地址转换成对主存系统内部的实际访问地址，对内存地址空间内的访存行为分布情况进行实时监控，并通过有效的物理页迁移机制将数据块在PCM和DRAM存储区域之间进行迁移。实验表明，具有不同访存特征的应用程序在优化过程中的表现存在差异，程序局部性、读写访问比例和访存集中程度对优化结果都会产生影响，而例如行缓冲部分写回和窄缓冲行等针对PCM的局部优化技术对PCM应用于主存系统也起到至关重要的作用。由PCM和少量DRAM所共同构建计算机主存系统，可以利用DRAM来弥补PCM读写非对称和使用寿命有限这两方面的不足。但是要发挥PCM-DRAM混合主存系统的优势，必须结合对混合主存系统数据存储位置的有效管理策略和访存控制。同时，体系结构仿真实验也从系统功耗性能的角度证明了非易失PCM存储技术所特有的局部优化方式存在的必要性，使其在存储体系结构中能够更好地发挥低功耗的特点，从而取代DRAM主存构成未来绿色计算系统存储体系。