【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的發(fā)展,數(shù)據(jù)的規(guī)模快速增長,計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的DRAM技術(shù)因工藝尺寸可擴(kuò)展性和刷新功耗等問題在系統(tǒng)穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)可靠性等方面面臨困境。新興的非易失存儲(chǔ)器(Non-Volatile Memory,NVM)因其高存儲(chǔ)密度、非易失、高可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是下一代內(nèi)存的理想選擇。利用NVM構(gòu)建新型存儲(chǔ)系統(tǒng)有望突破CPU與外存之間的性能瓶頸,滿足大容量持久化內(nèi)存的需求。非易失存儲(chǔ)器件的擦除周期有限并且寫延遲高,性能不及DRAM。針對(duì)這些問題,現(xiàn)有的研究工作提出了許多改進(jìn)方法,如優(yōu)化寫操作和實(shí)現(xiàn)磨損均衡等。數(shù)據(jù)的頻繁寫操作不僅會(huì)影響NVM的寫壽命,也會(huì)降低系統(tǒng)的性能。為了解決上述問題,提出選擇性貪心重計(jì)算方法(Selective Greedy Recomputation,SGR),利用重新生成代碼塊的結(jié)果來減少寫入非易失內(nèi)存的數(shù)據(jù)量,并結(jié)合貪心算法和窮舉算法提出了基于計(jì)數(shù)的貪心算法來快速權(quán)衡數(shù)據(jù)的計(jì)算開銷和存儲(chǔ)開銷。SGR傾向于選擇保存計(jì)算周期長或者讀訪問次數(shù)高的數(shù)據(jù)來避免頻繁重新計(jì)算結(jié)果導(dǎo)致程序的執(zhí)行周期增加。SGR丟棄本應(yīng)寫回內(nèi)存的數(shù)據(jù),需要時(shí)通過讀取源數(shù)據(jù)并重新計(jì)算快速生成結(jié)果。利用非易失存儲(chǔ)器件的讀寫不對(duì)稱特性以及存儲(chǔ)器和處理器之間的速度鴻溝,數(shù)據(jù)重計(jì)算的時(shí)間開銷低于存儲(chǔ)時(shí)間開銷,通過GCC編譯器的協(xié)助實(shí)現(xiàn)了SGR機(jī)制,采用powerstone測(cè)試應(yīng)用集在基于DRAM的輕量級(jí)NVM模擬器Quartzs上對(duì)SGR機(jī)制進(jìn)行了評(píng)估。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明SGR能減少程序?qū)懸资?shù)據(jù)的總量并降低程序的執(zhí)行時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP333
【圖文】：

設(shè)置讀延遲為固定值，不斷增加寫/讀延遲比，以及增加數(shù)據(jù)的平均入度，平均入度指所有結(jié)點(diǎn)的直接數(shù)據(jù)源的平均數(shù)目，增加平均入度意味著計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)需要訪問的源數(shù)據(jù)增多，計(jì)算開銷增加。增加寫/讀延遲比意味著增加存儲(chǔ)的開銷。從而說明寫/讀延遲比對(duì)于存算權(quán)衡的影響。實(shí)驗(yàn)中使用貪心策略觀察決策結(jié)果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)平均入度為 1 時(shí)，由于讀寫延遲的不對(duì)稱性以及較短的執(zhí)行時(shí)間，有超過半數(shù)結(jié)點(diǎn)數(shù)目選擇重新計(jì)算。隨著寫/讀延遲比的增加，保存的結(jié)點(diǎn)數(shù)目減少，也就意味著越來越多的數(shù)據(jù)會(huì)更趨向于計(jì)算。同時(shí)，隨著保存的數(shù)據(jù)總量的減少，執(zhí)行時(shí)間會(huì)增加。另外隨著平均入度的增加，意味著數(shù)據(jù)的產(chǎn)生需要訪問更多的源數(shù)據(jù)的情況下，更多的數(shù)據(jù)傾向于存儲(chǔ)。因此 NVM 材料的寫/讀延遲比越大，越有利于重新計(jì)算。計(jì)算需要的源數(shù)據(jù)越少，越有利于重新計(jì)算。4.2.2 權(quán)衡策略1 2 3 4 5 67 8 9 10 111 2 3 4 5 67 8 9 10 11

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文的數(shù)據(jù)流圖如圖 4-3 (a)，將讀延遲設(shè)置為 10ns, 設(shè)置讀寫延遲比為 8，計(jì)算時(shí)間=10。以存儲(chǔ)主導(dǎo)的策略會(huì)將結(jié)點(diǎn) 1-42 全部保存，而以計(jì)算主存結(jié)點(diǎn) 1-6，結(jié)點(diǎn) 7-42 全部通過計(jì)算產(chǎn)生。通過 LINGO 的協(xié)助顯示窮全局最優(yōu)規(guī)劃中不僅保存了結(jié)點(diǎn) 1-6，同時(shí)也保存了其他部分結(jié)點(diǎn)，窮最優(yōu)解選擇保存的數(shù)據(jù)如圖 4-3 (b)，除了保存結(jié)點(diǎn) 1-6，還保存了其他

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文的數(shù)據(jù)流圖如圖 4-3 (a)，將讀延遲設(shè)置為 10ns, 設(shè)置讀寫延遲比為 8，計(jì)算時(shí)間=10。以存儲(chǔ)主導(dǎo)的策略會(huì)將結(jié)點(diǎn) 1-42 全部保存，而以計(jì)算主存結(jié)點(diǎn) 1-6，結(jié)點(diǎn) 7-42 全部通過計(jì)算產(chǎn)生。通過 LINGO 的協(xié)助顯示窮全局最優(yōu)規(guī)劃中不僅保存了結(jié)點(diǎn) 1-6，同時(shí)也保存了其他部分結(jié)點(diǎn)，窮最優(yōu)解選擇保存的數(shù)據(jù)如圖 4-3 (b)，除了保存結(jié)點(diǎn) 1-6，還保存了其他

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本文編號(hào)：2776843