新技術(shù)提高了非易失性存儲(chǔ)器系統(tǒng)的性能

北卡羅來納州立大學(xué)的計(jì)算機(jī)工程研究人員開發(fā)了新的軟件和硬件設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)應(yīng)該限制編程錯(cuò)誤并提高使用非易失性存儲(chǔ)器(NVM)技術(shù)的設(shè)備的系統(tǒng)性能。

“目前，計(jì)算機(jī)依靠動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)進(jìn)行操作，” 北卡羅來納州電氣和計(jì)算機(jī)工程副教授詹姆斯塔克說，他是兩篇關(guān)于這項(xiàng)工作的論文的共同作者。“但是DRAM具有很大的局限性，因此難以擴(kuò)展以應(yīng)對下一代系統(tǒng)。

“因此，下一代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可能會(huì)依賴新興的NVM技術(shù)進(jìn)行操作和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。我們的工作重點(diǎn)是解決從DRAM計(jì)算范式轉(zhuǎn)向NVM所固有的一些編程和性能挑戰(zhàn)，” Yan Solihin，北卡羅來納州電氣和計(jì)算機(jī)工程教授，論文的共同作者。

NVM系統(tǒng)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是在更改內(nèi)存之前確定如何記錄或保存一大塊內(nèi)存。這些日志允許用戶在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)重置內(nèi)存，從而破壞正在修改的內(nèi)存。

目前，登錄NVM系統(tǒng)需要程序員將額外的代碼合并到他們的程序中 - 降低性能 - 并增加寫入內(nèi)存的操作數(shù)量。如果經(jīng)常寫入內(nèi)存可靠性會(huì)受到影響。

為了解決這個(gè)問題，研究人員開發(fā)了一個(gè)名為Proteus的系統(tǒng)，它包括一個(gè)軟件模型和互補(bǔ)硬件。

由于NVM計(jì)算機(jī)目前主要是理論上的，因此研究人員將Proteus的性能與詳細(xì)模擬器中的其他技術(shù)進(jìn)行了比較。

其他技術(shù)寫入內(nèi)存比Proteus多兩到六倍，這意味著Proteus在保持內(nèi)存的長期可靠性方面要好得多。

“與現(xiàn)有技術(shù)相比，Proteus能夠在寫入內(nèi)存方面幾乎免費(fèi)記錄內(nèi)存，”Solihin說。

Proteus在運(yùn)行速度方面也表現(xiàn)優(yōu)于其他技術(shù)，盡管其優(yōu)勢更為適中 - 比現(xiàn)有最佳技術(shù)提高了9%至11%。

NVM系統(tǒng)的第二個(gè)挑戰(zhàn)與系統(tǒng)如何為數(shù)據(jù)提供地址以便檢索它有關(guān)。出于安全性和其他原因，某些程序要求更改這些地址 - 但這會(huì)使編程復(fù)雜化并降低NVM系統(tǒng)的性能。

為了解決這個(gè)問題，研究人員開發(fā)了一種硬件驅(qū)動(dòng)的技術(shù)，可以有效地為數(shù)據(jù)創(chuàng)建永久地址，但允許程序根據(jù)需要為這些地址提供假名。

“編程仍然需要考慮硬件，但它允許程序員使用他們習(xí)慣的虛擬內(nèi)存方法，”Tuck說。“在模擬中，我們的方法比以前的技術(shù)運(yùn)行速度至少快1.5倍。”