随着嵌入式系统的快速发展及数据密集型软件的广泛应用,基于动态随机存取存储器(DRAM)的传统内存系统在静态功耗高、存储密度小、扩展受限等方面的缺陷进一步凸显,基于新型非易失性存储器(NVM)的混合内存系统为解决这些问题提供可能。然而,NVM的写操作普遍存在两方面的缺陷:一是耐久性差;二是写不均衡性。为此,论文重点研究了混合内存中NVM的写操作优化问题,以减少对NVM的写磨损及写能耗。具体而言,论文主要完成了以下工作:1.针对NVM耐久性差及写不均衡的特性,提出了基于混合内存的页面分类策略,当系统DRAM空间不足时,从DRAM优先置换出具有读特性的页面到NVM,以此降低NVM的写频繁度,改善其系统性能及能耗;其次,采用两路队列算法管理NVM空闲页,以此使NVM页框磨损更加均衡,提升NVM的使用寿命。2.由于NVM空闲页更新页面时,其位翻转开销不同,提出了基于蓄水池抽样的页面分配机制。该机制在为请求页分配空闲NVM页面前,在NVM空闲页面集合中寻找最为相似的空闲页面进行分配,从而减少NVM存储单元的位更新。为减少页面比较开销,采用蓄水池抽样算法提取页面抽样样品,并设计了基于Jaccard的页面相似度计算方法,用以加速样品相似度的计算,并通过最优页面分配算法分配页面。3.采用gem5和NVmain模拟器对DRAM/NVM混合内存架构进行模拟,基于SPEC CPU基准测试程序对提出的策略在NVM写次数、写分布、能耗和时延等方面进行了实验验证,结果表明,在混合内存中页面分类策略可以显著降低NVM中的写操作,使得更多的写操作发生在DRAM中,两路队列算法使得NVM页框上的写操作分布更加均衡,相比传统的随机分配方式,论文提出的基于蓄水池抽样的页面分配机制,进一步减少了写操作。综上所述,论文提出的基于混合内存的在页面分类管理策略、基于蓄水池抽样的页面分配机制,能够有效减少混合内存中NVM的写操作,降低系统能耗,具有较好的理论及实用意义。