DRAM的可扩展性由于变得越来越差,逐渐接近极限,不能满足高性能计算机主存的大容量需求。相变存储器(Phase Change Memory,PCM)是一种新兴的非易失性字节寻址的存储器,有望成为DRAM的一种替代产品。PCM相比DRAM具有更高的集成度、更低的静态功耗和非易失性优点。但是,PCM也存在有较大的读写延迟、有限的写寿命等缺点。这些问题阻碍了 PCM的广泛应用。磨损均衡和硬件错误纠正是延长PCM寿命的有效方法。目前缺乏成熟的器件用于PCM的寿命研究,而用软件模拟PCM是一种有效的研究方法。本文研究PCM的寿命问题,主要包括以下两个方面的工作:研究并设计了一个内存trace驱动的PCM模拟器LPCMsim,可以模拟PCM的磨损均衡和纠错算法。LPCMsim读取内存trace产生请求,然后分别对内存trace进行磨损均衡或者纠错的模拟,最后统计分析并输出结果。我们提出了4种不同的策略来解决PCM模拟中的准确性、复杂性和模拟速度的关键问题。第一,LPCMsim不模拟访问PCM的时间。第二,LPCMsim用模块化的设计思想,尽可能地将模拟器的主体功能与模拟的算法实现分开。第三,LPCMsim专注于PCM磨损均衡和纠错,直接模拟PCM内存的访问,去除不必要的模块和功能,不模拟CPU指令的具体执行过程。第四,LPCMsim分别针对不同的PCM纠错算法的模拟进行了不同的优化。实验结果显示,LPCMsim的模拟时间明显短于两个体系结构模拟器,它是一个高效的轻量级的PCM模拟器。针对PCM磨损均衡算法的在恶意攻击下寿命明显降低的问题,从两个方面改进传统的基于分区的Start-Gap算法的分区映射方法,称新的算法为多向Start-Gap算法。首先,它将分区的静态映射方式改为动态映射方式,使得映射关系无法计算,从而防止了攻击。其次,它将分区到分区的映射方式改为分区到全局空间的映射方式,使得一个逻辑地址可以映射到任何一个物理地址,从而提高了磨损均衡效果。我们在LPCMsim模拟器上实现了多向Start-Gap算法。实验结果显示,该算法有效地提高了磨损均衡效果,并且能够有效抵抗恶意攻击。