10、节能存储与计算中的纳米磁性和自旋电子器件

节能存储与计算中的纳米磁性和自旋电子器件

非易失双稳态电路在存储系统中的应用

微处理器和片上系统（SoC）显著发展的关键因素之一是分层存储架构，它能在大容量的情况下实现高速操作。即便在非易失逻辑系统中，分层存储架构依然至关重要。通过将非易失触发器（NV - FF）和非易失静态随机存取存储器（NV - SRAM）单元应用于构成存储电路，如寄存器、寄存器文件和缓存，就可以构建用于微处理器和SoC的非易失分层存储系统。利用这个非易失分层存储系统，还能建立非易失功率门控（NVPG）架构。这种NVPG架构能够实现时间和空间上优化的功率门控粒度，具有当前CMOS技术无法达到的高能效。

下面是一个NVPG多核处理器（NVPG - MPs）的示例组织结构：
|组件|是否非易失|作用|
| ---- | ---- | ---- |
|寄存器文件（RFs）|是|存储处理器运行时的临时数据|
|程序计数器（PCs）|是|记录程序执行的位置|
|配置寄存器（CRs）|部分是|存储系统配置信息|
|一级缓存（L1$s）|是|提供快速数据访问|
|流水线寄存器（PRs）|否|保持关键路径的高操作速度|
|二级缓存（L2$）|是|为模块和芯片级NVPG服务|

不同的非易失分层存储系统方案如下：
- 方案（a） ：所有存储器完全非易失化。
- 方案（b） ：使用易失的PRs、非易失的L1$，以及部分非易失的L2$和主存储器。
- 方案（c） ：高层级存储器为易失性，低层级存储器（L2$和主存