近年来随着数据密集型应用的不断涌现,系统对高密度、低功耗内存的需求越来越迫切。多级单元自旋扭矩存储器（Multi-Level Cell Spin Transfer Torque RAM,MLC STT-RAM）由于存储密度大、静态功耗极低等优点,有望取代动态随机存储器（Dynamic Random Access Memory,DRAM）成为各种新型物联网设备的下一代内存。但是,传统的缓存替换策略未考虑MLC STT-RAM的不对称高写能耗特性,可能会导致较高的内存写能耗。针对上述问题,本文设计了一种用于减少MLC STT-RAM内存写能耗的末级缓存（Last Level Cache,LLC）替换策略LWE（Least Write Energy）。首先分析内存数据模式,发现内存存储单元包含大量的‘00’单元,基于此提出一种内存回写能耗预估策略,通过比对目标缓存集中每个缓存块的所有数据单元与‘00’单元的差异,预估每个缓存块被淘汰时产生的内存回写能耗。然后提出一种多指标模糊综合评判方法,根据缓存块的访问距离、访问频次以及预估回写能耗三个指标,综合评判缓存块的淘汰优先级,选取淘汰优先级最高的缓存块作为目标淘汰块,避免从LLC淘汰回写能耗较大的缓存块到内存。最后,提出一种指标权重动态调整策略,将目标缓存集中的缓存块分别按照访问距离、访问频次以及回写能耗排序,获取每个缓存块的排序位置,根据缓存块的排序位置确定其各指标的权重,实现在不同负载下的动态权衡,以获得更优的综合评判性能。在由Gem5和NVMain搭建的内存仿真平台上,采用SPEC CPU2006基准中的8个应用作为工作集,对所提出的缓存替换策略LWE进行了实验评估,与LRU相比,内存写能耗平均减少38.9%,LLC缺失率平均降低12.6%,与LFU相比,内存写能耗平均减少32.1%,LLC缺失率平均降低25.8%。评估结果表明,LWE策略不仅可以降低内存写能耗,同时对系统性能也有一定的改善。