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A Software-based NVM Emulator Supporting Read/Write Asymmetric Latencies 읽기/쓰기 비대칭 지연 시간을 지원하는 소프트웨어 기반 NVM 에뮬레이터

Atsushi KOSHIBA, Takahiro HIROFUCHI, Ryousei TAKANO, Mitaro NAMIKI

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요약 :

비휘발성 메모리(NVM)는 컴퓨터의 저에너지, 고용량 메인 메모리를 위한 유망 기술이다. 그러나 NVM 장치의 특성은 메모리 셀의 원리 차이로 인해 DRAM(즉, 현재 메인 메모리로 사용되는 메모리 장치)과 근본적으로 다른 경향이 있습니다. 일반적으로 PCM 및 ReRAM과 같은 NVM 장치의 쓰기 대기 시간은 읽기 대기 시간보다 훨씬 높습니다. 읽기/쓰기 지연 시간의 비대칭성은 애플리케이션 성능에 큰 영향을 미칠 가능성이 높습니다. NVM 기반 메인 메모리에서 실행되는 애플리케이션의 동작을 분석하기 위해 대부분의 연구자들은 상용 NVM 제품 수가 제한되어 있기 때문에 소프트웨어 기반 에뮬레이션 도구를 사용합니다. 그러나 이러한 기존 에뮬레이션 도구는 대규모의 현실적인 워크로드를 에뮬레이트하기에는 너무 느리거나 비대칭 읽기/쓰기 지연 시간이 있는 NVM에서 애플리케이션 동작의 세부 사항을 조사하기에는 너무 단순합니다. 따라서 본 논문에서는 NVM 기반 메인 메모리의 경량화와 읽기/쓰기 지연 시간 차이를 인식하는 새로운 NVM 에뮬레이션 메커니즘을 제안합니다. 우리는 Haswell 아키텍처의 Intel CPU 프로세서에 대해 제안된 메커니즘의 프로토타입을 구현했습니다. 또한 정확도를 평가하고 실제 벤치마크에 대한 사례 연구를 수행했습니다. 결과에 따르면 우리의 프로토타입은 NVM 기반 메인 메모리의 쓰기 지연 시간을 정확하게 에뮬레이션한 것으로 나타났습니다. 이는 200%~1000%의 무시할 수 있는 오류로 0.2ns~1.1ns 범위의 NVM 쓰기 지연 시간을 에뮬레이션했습니다. 우리는 에뮬레이터를 사용하여 기존 경량 에뮬레이션 모델이 잘못 추정한 반면 NVM 기반 메인 메모리에 대한 실제 워크로드의 성능을 성공적으로 추정할 수 있음을 확인했습니다.

발행
IEICE TRANSACTIONS on Information Vol.E102-D No.12 pp.2377-2388
발행일
2019/12/01
공개일
2019/07/06
온라인 ISSN
1745-1361
DOI
10.1587/transinf.2019PAP0018
원고의 종류
Special Section PAPER (Special Section on Parallel and Distributed Computing and Networking)
범주
컴퓨터 시스템

작성자

Atsushi KOSHIBA
  RIKEN Center for Computational Science
Takahiro HIROFUCHI
  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Ryousei TAKANO
  National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)
Mitaro NAMIKI
  Tokyo University of Agriculture and Technology

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