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专利号: 2021111763904
申请人: 南阳理工学院
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种计算机存储器优化装置,包括:处理器,若干存储器,系统总线;第一监测部、第二监测部、控制执行部、分析计算部、供电部;每个存储器包括若干逻辑单元编号,每个逻辑单元编号包含若干数据块,每个数据块包括若干物理页;

其特征在于,第一监测部设置在存储器内部,并且与分析计算部通信连接;第二监测部分别与存储器及分析计算部通信连接;控制执行部分别与存储器及分析计算部通信连接,控制执行部还与系统总线连接;分析计算部以及处理器均与系统总线连接;

第一监测部与第二监测部分别对存储器的内部信息和外部信息进行实时监测,并发送监测信息至分析计算部;分析计算部对存储器状态进行分析判断,判断存储器是否异常;分析计算部还接收处理器的操作请求,判断操作请求是否通过校验。

2.根据权利要求1所述的计算机存储器优化装置,其特征在于:分析计算部包括监测判断部,监测判断部包含分析模型,接收第一监测部与第二监测部发送的监测信息,通过分析模型对监测信息进行分析处理,得到存储器健康值;若存储器健康值低于预设阈值,则判断存储器即将出现异常;标记该异常存储器并上报至处理器,发送指令至控制执行部,通过控制执行部将存储器中的数据转移至其他运行正常的存储器中。

3.根据权利要求2所述的计算机存储器优化装置,其特征在于:第一监测部采集的监测参数包括:存储器的总容量空间,存储器的可用空间,每个数据块的擦除次数,每个数据块包含的物理页的数量,每个数据块包含的可用物理页的数量;第二监测部采集的监测参数包括:存储器温度,存储器工作电压,存储器工作频率。

4.根据权利要求3所述的计算机存储器优化装置,其特征在于:分析计算部包括请求校验部,请求校验部接收处理器的操作请求,对操作请求进行分析处理,判断操作请求是否通过校验;若操作请求未通过校验,则禁止该操作请求;分析计算部还包括数据评判部,对请求写入存储器的数据进行分析评判。

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5.根据权利要求4所述的计算机存储器优化装置,其特征在于:所述系统总线为I C总线。

6.一种应用于权利要求1‑5中任一项计算机存储器优化装置的优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、采集监测信息,发送至分析计算部,包括:第一监测部采集存储器的第一监测信息,包括存储器的总容量空间V,存储器的可用空间Vf,每个数据块的擦除次数E,每个数据块包含的物理页的数量R,每个数据块包含的可用物理页的数量m;第二监测部采集存储器的第二监测信息,包括存储器温度T,存储器工作电压U,存储器工作频率F;将第一监测信息和第二监测信息发送至分析计算部;

S2、分析计算部中的监测判断部包含分析模型,接收第一监测部与第二监测部发送的监测信息,通过分析模型对监测信息进行分析处理,得到存储器健康值,包括:监测判断部的包括第一分析模型与第二分析模型,所述第一分析模型根据第一监测信息计算第一指标值,所述第二分析模型根据第二监测信息计算第二指标值;根据第一指标值与第二指标值计算存储器健康值;

S3、分析计算部判断存储器的健康值是否低于预设阈值,若健康值低于预设阈值,则判断存储器即将出现异常;标记该异常存储器并上报至处理器,发送指令至控制执行部,将存储器中的数据转移至其他运行正常的存储器中;

S4、判断异常存储器的异常类型,区分其是暂态故障还是永久故障;若为暂态故障,则在备份数据后通过控制执行部控制异常存储器重新启动并初始化存储器;若为永久故障,则上报处理器进行人工维护;

S5、处理器发送操作请求至分析计算部,若操作请求为写操作请求则进入步骤S6;

S6、处理器解析写操作请求,获取待写入数据的数据类型,将待写入数据发送至相应的存储器的分析计算部,包括;若数据类型为程序数据,则将写操作请求发送至第一类型存储器对应的分析计算部;若数据类型为采集参数,则将写操作请求发送至第二类型存储器对应的分析计算部;若数据类型为配置参数,则将写操作请求发送至第三类型存储器对应的分析计算部;其中,第一类型存储器的健康值大于第二类型存储器的健康值,第二类型存储器的健康值大于第三类型存储器的健康值;

S7、分析计算部中的请求校验部对写操作请求进行校验;若校验通过则进入步骤S8;

S8、判断存储器中是否存在空闲数据块,若存储器中存在空闲数据块,则进入步骤S9;

若存储器中无空闲数据块,则进入步骤S11;

S9、数据评判部对待写入的数据进行评判,包括:记录每项采集参数的采集频率f和采集参数的数据长度b;计算采集参数的数据评判指标Q=α*f+β*b,其中α、β为权重系数;依据Q的数值由大到小的顺序将所有待采集参数划分为h个区间;

第一监测部记录存储器中每个空闲数据块的擦除次数E、每个数据块包含的可用物理页的数量m;计算数据块的可用性指标W=1/E+γm,其中γ为归一化系数;依据W的数值由大到小的顺序将所有空闲数据块划分为h个区间;

S10、将采集参数写入至对应的空闲数据块中,即将第i个区间的采集参数写入到第i个区间的空闲数据块中的可用物理页中,其中1≤i≤h;

S11、计算存储器中数据块的擦除偏离程度T,包括:记录存储器中每个数据块的擦除次数Ej,记录每个数据块中包含的可用物理页的数量mj,计算T:其中N为存储器中数据块的个数;判断T的值是否大于预设阈值Tn,若T大于Tn,则表明该存储器中数据块的擦除偏离程度高,进入步骤S12;否则进入步骤S13;

S12、通过磨损均衡算法选择需要擦除的数据块,进入步骤S14;

S13、按照数据块的初始编号顺序擦除数据块,进入步骤S14;

S14、将待写入的数据写入擦除后的数据块中的可用物理页中。

7.根据权利要求6所述的计算机存储器优化装置的优化方法,其特征在于:步骤S2中第一分析模型与第二分析模型均为神经网络模型,第一分析模型的输入值为存储器的总容量空间V,存储器的可用空间Vf,每个数据块的擦除次数E,每个数据块包含的物理页的数量R,每个数据块包含的可用物理页的数量m,输出值为第一指标值。

8.根据权利要求7所述的计算机存储器优化装置的优化方法,其特征在于:第二分析模型的输入值为存储器温度T,存储器的工作电压U,存储器的工作频率F;将第一监测信息和第二监测信息发送至分析计算部,输出值为第二指标值;存储器的健康值=A*第一指标值+B*第二指标值,其中A、B为权重系数。

9.根据权利要求8所述的计算机存储器优化装置的优化方法,其特征在于:步骤S5还包括:处理器发送操作请求至分析计算部,若操作请求为读操作请求则通过请求校验部对读操作的请求对象进行身份核验,如果通过则通过控制执行部向存储器中读取数据。

10.根据权利要求9所述的计算机存储器优化装置的优化方法,其特征在于:步骤S12中的磨损均衡算法为随机性磨损均衡算法、周期性磨损均衡算法、全局型磨损均衡算法中的一种。