EasyDRAM：用于快速、精确端到端评估新兴DRAM技术的基于FPGA的基础设施
硬件体系结构
2025-06-24 v2
摘要
DRAM是现代计算系统的关键组件。近期工作提出了许多技术（我们称之为DRAM技术）来增强基于DRAM的计算系统的吞吐量、可靠性和计算能力（例如，DRAM内批量数据复制）。评估DRAM技术的系统级收益具有挑战性，因为它们通常需要对计算栈的多个层进行修改。先前的工作提出了基于FPGA的平台，用于在真实DRAM芯片上对DRAM技术进行快速端到端评估。不幸的是，现有平台在两个主要方面存在不足：（1）它们需要深厚的硬件描述语言专业知识，限制了可访问性；（2）它们并非为精确建模现代计算系统而设计。我们引入了EasyDRAM，一个基于FPGA的框架，用于在真实DRAM芯片上对DRAM技术进行快速、精确的端到端评估。EasyDRAM通过两个关键思想克服了先前基于FPGA平台的主要缺点。首先，EasyDRAM通过使开发者能够使用高级语言（C++）实现DRAM技术，消除了对硬件描述语言专业知识的需求。在运行时，EasyDRAM在可编程内存控制器中执行软件定义的内存系统设计。其次，EasyDRAM解决了精确建模现代系统中的一个基本挑战：真实处理器通常以比DRAM更高的时钟频率运行，这种差异在FPGA平台上难以复现。EasyDRAM通过解耦处理器-DRAM接口，并使用我们称之为时间缩放的新技术来推进系统状态，从而解决了这一挑战，该技术忠实地捕获了被建模系统的时序行为。我们相信并希望EasyDRAM将使内存系统设计中的创新思想能够快速实现。为帮助未来研究，EasyDRAM的实现已在https://github.com/CMU-SAFARI/EasyDRAM开源。
引用
@article{arxiv.2506.10441,
title = {EasyDRAM: An FPGA-based Infrastructure for Fast and Accurate End-to-End Evaluation of Emerging DRAM Techniques},
author = {Oğuzhan Canpolat and Ataberk Olgun and David Novo and Oğuz Ergin and Onur Mutlu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10441},
year = {2025}
}
备注
Extended version of our publication at DSN 2025