利用数据内容感知访问提升相变存储器性能
硬件体系结构
2020-05-12 v1 操作系统
摘要
相变存储器（PCM）写操作的一个显著特征是，其延迟和能量对要写入的数据以及被覆盖的内容敏感。我们观察到，覆盖未知内存内容相比覆盖已知的全零或全一内容会带来显著更高的延迟和能量。这是因为全零或全一内容仅以单一方向对 PCM 单元编程即可覆盖，即仅使用 SET 或 RESET 操作之一，而非两者。本文中，我们提出数据内容感知 PCM 写（DATACON），一种通过将这些请求重定向到覆盖含全零或全一内容的内存位置来降低 PCM 写延迟和能量的新机制。DATACON 分三步操作。首先，它通过综合考虑待写数据中的置位位数，以及 PCM 中 SET 和 RESET 操作的能量-延迟权衡，估计 PCM 写访问从覆盖已知内容（如全零或全一）中获益多少。其次，它将写地址转换为内存中含最佳可覆盖内容类型的物理地址，并将此转换记录于表中以备后续访问。我们利用工作负载中的数据访问局部性来最小化地址转换开销。第三，它以不干扰常规读写访问的方式，用已知的全零或全一内容重新初始化未使用的内存位置。DATACON 仅在绝对必要时才覆盖未知内容。我们使用来自最先进机器学习应用、SPEC CPU2017 和 NAS Parallel Benchmarks 的工作负载评估 DATACON。结果表明，相比最优的面向性能的现有先进技术，DATACON 显著改善了系统性能与内存系统能耗。
引用
@article{arxiv.2005.04753,
title = {Improving Phase Change Memory Performance with Data Content Aware Access},
author = {Shihao Song and Anup Das and Onur Mutlu and Nagarajan Kandasamy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.04753},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 21 figures, accepted at ACM SIGPLAN International Symposium on Memory Management (ISMM)