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专利号: 2018113949836
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-04-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于动态页面权重的LRU闪存缓存管理方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1:读取请求队列中的页面请求并对页面请求类型及所处区域进行识别与分类;

步骤S2:判断插入缓冲区状态,使用基于动态页面权重的LRU方法判定淘汰页面,调整缓冲区状态,执行页面请求;

其中,步骤S1进一步将包括:

步骤S11:对页面请求队列进行预处理,判断页面请求对应的页面是否保存在缓冲区中,若缓冲区命中则执行步骤S12,若缓冲区未命中则执行步骤S2;该步骤S11进一步包括:步骤S111:将页面请求队列进行预处理,设定页面请求为R,其中包含请求编号Rpid及页面请求模式Ram∈{read,write},请求队列S可用下列公式表示:S={R1,R2,...,Rj,...,Rn},1≤j≤n其中,请求队列S是多个页面请求Rpid的集合,n代表了请求队列S中的请求总数,j代表了页面请求编号;

步骤S112:设定页面为P,页面集合U={P1,P2,...,Pi,...,Pm},1≤i≤m≤n;其中m代表了页面集合U中的页面总数,i代表了页面编号;判断请求队列S中的页面请求Rj对应的页面Pi否保存在缓冲区中,若缓冲区命中则执行步骤S12,若缓冲区未命中则执行步骤S2;

步骤S12:设命中缓冲区页面Pi的页面请求集合ASi={AS1,...,ASk,...,ASo};其中o代表了请求总数,k代表了请求编号;

判断命中缓冲区页面Pi处于工作区或交换区,若Pi处于工作区则执行步骤S13,若Pi处于交换区则执行步骤S2;

步骤S13:页面将被转移至工作区中最常使用的区域,工作区的页面内容根据最常使用页面算法进行调整,结束请求页面算法;

所述步骤S2进一步包括:

步骤S21:判断页面是否已经读取,若页面未读取则执行步骤S22,若页面已被读取则在闪存中读取数据并执行步骤S23;

步骤S22:判断工作区是否已满,工作区已满则执行步骤S23,工作区未满则将页面直接加入工作区并执行步骤S25;

步骤S23:在交换区中调用最近使用页面更新算法删除淘汰页面,若页面来自交换区则执行步骤S24,若页面来自闪存则直接加入交换区并执行步骤S25;该步骤S23进一步包括:步骤S231:判断页面是否来自交换区,如果页面是来自交换区,直接返回工作区中的LRU区域并执行步骤S234,否则进行S232;

步骤S232:根据动态页面权重更新算法计算交换区页面范围[0,w]中每一页的权重Pweight,并生成Mapweight保存更新后的每一页权重;其中w为页面总范围,Pweight代表着动态页weight面权重算法中每一页的权重,Map 为动态页面权重图;

步骤S233:遍历Mapweight中的每一页,寻找其中权重最小的一页并记为淘汰页面,返回淘汰页所在地址;

步骤S234:判断请求页面来源,若请求页面来自交换区则执行步骤S24;若请求页面来自闪存则在交换区中驱逐淘汰页面,并将请求页面插入至交换区中执行步骤S25;

步骤S24:在工作区中调用动态页面权重选择淘汰页面,将所选淘汰页面驱逐至交换区,并将需添加页面加入工作区,其中,所述步骤S24进一步包括:步骤S241:初始化,设定目标页面为Pi,请求页面地址为Rpid,请求页面的第k请求为S为当前全部请求Ri的集合;根据下列公式计算页当前面Pi的时间局限性PiTLI:设定TLI为Pi到达的平均间隔,通过TLI可以估算Pi的时间局域性,基于PiTLI可以预测页面集合U中其它页面的到达时间, 的表示如下列公式:其中m为缓冲区页面总数,o为当前页面请求编号;

步骤S242:读操作耗时Lr与写操作耗时Lw的表示如下列公式:其中g代表了当前操作编号,q代表了最后访问的操作编号;

对于干净页面(CC,HC)与脏页面(CD,HD)采用不同的算法计算页面延时度PiEC:设定ASlatest为Pi中最后到达的请求信号,ASo为当前到达的请求信号,页面新鲜度PiRE如下图:通过求得页面新鲜度PiRE、页面延时度PiEC及时间局限性PiTLI,根据下列公式计算工作区页面Pi的动态页面权重Piw:其中α为设定权重系数,Pam为页面读写状态,o为当前页面请求编号,m为页面总数,q为最近访问操作;

在工作区计算所有页面的动态页面权重,求得最小值

步骤S243:将 记为淘汰页面并驱逐至交换区,执行步骤S25;

步骤S25:当前页面请求执行结束,执行页面请求队列中下一个请求。