面向非易失存储写优化的选择性重计算方法
发布时间：2020-07-31 18:32
【摘要】：随着互联网信息技术的发展,数据的规模快速增长,计算机存储系统面临着机遇和挑战。传统的DRAM技术因工艺尺寸可扩展性和刷新功耗等问题在系统稳定性、数据可靠性等方面面临困境。新兴的非易失存储器(Non-Volatile Memory,NVM)因其高存储密度、非易失、高可扩展性等优点被认为是下一代内存的理想选择。利用NVM构建新型存储系统有望突破CPU与外存之间的性能瓶颈,满足大容量持久化内存的需求。非易失存储器件的擦除周期有限并且写延迟高,性能不及DRAM。针对这些问题,现有的研究工作提出了许多改进方法,如优化写操作和实现磨损均衡等。数据的频繁写操作不仅会影响NVM的写寿命,也会降低系统的性能。为了解决上述问题,提出选择性贪心重计算方法(Selective Greedy Recomputation,SGR),利用重新生成代码块的结果来减少写入非易失内存的数据量,并结合贪心算法和穷举算法提出了基于计数的贪心算法来快速权衡数据的计算开销和存储开销。SGR倾向于选择保存计算周期长或者读访问次数高的数据来避免频繁重新计算结果导致程序的执行周期增加。SGR丢弃本应写回内存的数据,需要时通过读取源数据并重新计算快速生成结果。利用非易失存储器件的读写不对称特性以及存储器和处理器之间的速度鸿沟,数据重计算的时间开销低于存储时间开销,通过GCC编译器的协助实现了SGR机制,采用powerstone测试应用集在基于DRAM的轻量级NVM模拟器Quartzs上对SGR机制进行了评估。实验结果表明SGR能减少程序写易失数据的总量并降低程序的执行时间。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP333
【图文】：
设置读延迟为固定值，不断增加写/读延迟比，以及增加数据的平均入度，平均入度指所有结点的直接数据源的平均数目，增加平均入度意味着计算数据时需要访问的源数据增多，计算开销增加。增加写/读延迟比意味着增加存储的开销。从而说明写/读延迟比对于存算权衡的影响。实验中使用贪心策略观察决策结果，实验结果显示当平均入度为 1 时，由于读写延迟的不对称性以及较短的执行时间，有超过半数结点数目选择重新计算。随着写/读延迟比的增加，保存的结点数目减少，也就意味着越来越多的数据会更趋向于计算。同时，随着保存的数据总量的减少，执行时间会增加。另外随着平均入度的增加，意味着数据的产生需要访问更多的源数据的情况下，更多的数据倾向于存储。因此 NVM 材料的写/读延迟比越大，越有利于重新计算。计算需要的源数据越少，越有利于重新计算。4.2.2 权衡策略1 2 3 4 5 67 8 9 10 111 2 3 4 5 67 8 9 10 11
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文的数据流图如图 4-3 (a)，将读延迟设置为 10ns, 设置读写延迟比为 8，计算时间=10。以存储主导的策略会将结点 1-42 全部保存，而以计算主存结点 1-6，结点 7-42 全部通过计算产生。通过 LINGO 的协助显示穷全局最优规划中不仅保存了结点 1-6，同时也保存了其他部分结点，穷最优解选择保存的数据如图 4-3 (b)，除了保存结点 1-6，还保存了其他
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文的数据流图如图 4-3 (a)，将读延迟设置为 10ns, 设置读写延迟比为 8，计算时间=10。以存储主导的策略会将结点 1-42 全部保存，而以计算主存结点 1-6，结点 7-42 全部通过计算产生。通过 LINGO 的协助显示穷全局最优规划中不仅保存了结点 1-6，同时也保存了其他部分结点，穷最优解选择保存的数据如图 4-3 (b)，除了保存结点 1-6，还保存了其他
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP333
【图文】：
设置读延迟为固定值，不断增加写/读延迟比，以及增加数据的平均入度，平均入度指所有结点的直接数据源的平均数目，增加平均入度意味着计算数据时需要访问的源数据增多，计算开销增加。增加写/读延迟比意味着增加存储的开销。从而说明写/读延迟比对于存算权衡的影响。实验中使用贪心策略观察决策结果，实验结果显示当平均入度为 1 时，由于读写延迟的不对称性以及较短的执行时间，有超过半数结点数目选择重新计算。随着写/读延迟比的增加，保存的结点数目减少，也就意味着越来越多的数据会更趋向于计算。同时，随着保存的数据总量的减少，执行时间会增加。另外随着平均入度的增加，意味着数据的产生需要访问更多的源数据的情况下，更多的数据倾向于存储。因此 NVM 材料的写/读延迟比越大，越有利于重新计算。计算需要的源数据越少，越有利于重新计算。4.2.2 权衡策略1 2 3 4 5 67 8 9 10 111 2 3 4 5 67 8 9 10 11
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文的数据流图如图 4-3 (a)，将读延迟设置为 10ns, 设置读写延迟比为 8，计算时间=10。以存储主导的策略会将结点 1-42 全部保存，而以计算主存结点 1-6，结点 7-42 全部通过计算产生。通过 LINGO 的协助显示穷全局最优规划中不仅保存了结点 1-6，同时也保存了其他部分结点，穷最优解选择保存的数据如图 4-3 (b)，除了保存结点 1-6，还保存了其他
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文的数据流图如图 4-3 (a)，将读延迟设置为 10ns, 设置读写延迟比为 8，计算时间=10。以存储主导的策略会将结点 1-42 全部保存，而以计算主存结点 1-6，结点 7-42 全部通过计算产生。通过 LINGO 的协助显示穷全局最优规划中不仅保存了结点 1-6，同时也保存了其他部分结点，穷最优解选择保存的数据如图 4-3 (b)，除了保存结点 1-6，还保存了其他
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6 刘s
本文编号：2776843
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