组合计算与存储：可配置忆阻器阵列加速搜索
新兴技术
2016-01-21 v1
摘要
新兴技术为系统设计师提供了机遇，以应对大数据分析趋势与 CMOS 缩放限制相竞争带来的挑战。具体而言，忆阻器是一种新兴的高密度技术，其中单个忆阻器可用作存储或执行计算。施加在忆阻器两端的电压决定了其行为（存储还是计算），这使得可配置忆阻器基底能够将计算与存储嵌入一体。本文探索加速点查询和范围查询，作为忆阻器阵列更通用的可配置组合计算与存储能力的实例。我们首先提出 MemCAM，一种基于可配置忆阻器的内容寻址存储器，用于需要对大型数据集进行快速、不频繁搜索的场景。对于频繁搜索，忆阻器寿命成为关注点。为增加忆阻器阵列寿命，我们引入混合数据结构，将树与 MemCAM 结合，使用常规 CMOS 处理器/缓存层次结构用于树的上层，可配置忆阻器技术用于下层。我们使用 SPICE 分析忆阻器的能耗和访问时间，并使用解析模型评估可配置混合数据结构的性能。结果表明，在能耗可接受的情况下，我们的可配置混合数据结构改善了搜索密集型应用的性能，并在连续查询下实现数年或数十年的寿命。此外，忆阻器阵列的可配置性和所提出的数据结构提供了调谐性能与寿命之间权衡的机会，并且这些数据结构可以容易地适应未来具有更高耐久性的忆阻器或其他技术。
引用
@article{arxiv.1601.05273,
title = {Combined Compute and Storage: Configurable Memristor Arrays to Accelerate Search},
author = {Yang Liu and Chris Dwyer and Alvin R. Lebeck},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.05273},
year = {2016}
}