Voltron：理解并利用现代 DRAM 芯片中的电压-延迟-可靠性权衡以提升能效
硬件体系结构
2018-05-09 v1
摘要
本文总结了我们关于现代 DRAM 芯片降压运行的实验表征与分析工作（发表于 SIGMETRICS 2017），并考察了该工作的意义与未来潜力。我们采用一种综合方法，理解和利用当 DRAM 供电电压降至 DRAM 标准规定的标称电压以下时，现代 DRAM 的延迟与可靠性特性。我们对三家主要 DRAM 厂商近期制造的 124 颗真实 DDR3L（低电压）DRAM 芯片进行了实验研究。我们发现，将供电电压降至某一点以下会在数据中引入比特错误，并全面表征了这些错误的行为。我们发现，通过增加三种主要 DRAM 操作（激活、恢复和预充电）的延迟，可以避免这些错误。我们进行了详细的 DRAM 电路仿真，以验证并解释我们的实验发现。我们还表征了降低的供电电压与错误位置、存储数据模式、DRAM 温度以及数据保持之间的各种关系。基于我们的观察，我们提出了一种称为 Voltron 的新型 DRAM 节能机制。Voltron 的核心思想是使用性能模型来确定在不引入错误且不超出用户指定性能损失阈值的前提下，可将供电电压降低多少。我们的评估表明，对于多种内存密集型四核工作负载，Voltron 将平均 DRAM 与系统能耗分别降低 10.5% 和 7.3%，同时将平均系统性能损失限制在仅 1.8%。我们还表明 Voltron 显著优于先前的 DRAM 动态电压与频率调节机制。
引用
@article{arxiv.1805.03175,
title = {Voltron: Understanding and Exploiting the Voltage-Latency-Reliability Trade-Offs in Modern DRAM Chips to Improve Energy Efficiency},
author = {Kevin K. Chang and Abdullah Giray Yaglıkçı and Saugata Ghose and Aditya Agrawal and Niladrish Chatterjee and Abhijith Kashyap and Donghyuk Lee and Mike O'Connor and Hasan Hassan and Onur Mutlu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.03175},
year = {2018}
}