Meratakan Kehausan Diuruskan Perisian Untuk Memori Utama Tidak Meruap Bahagian 1

Perataan haus dalam ingatan telah menjadi bidang penyelidikan yang penting untuk ingatan utama yang tidak menentu yang muncul sejak beberapa tahun lalu. Banyak pendekatan dalam literatur melakukan perataan haus dengan menggunakan perkakasan khas.

Memori utama ialah peranti storan di dalam komputer. Ia digunakan untuk menyimpan data sementara. Ia boleh dibaca dan ditulis secara langsung oleh CPU dan merupakan bahagian yang amat diperlukan dalam sistem komputer. Sebaliknya, ingatan ialah struktur neuron dalam otak manusia dan merupakan organ yang bertanggungjawab untuk menyimpan dan mengingat maklumat. Walaupun ingatan utama dan ingatan berbeza dari segi fizikal dan fungsi, terdapat beberapa perkaitan dan persamaan di antara mereka.

Pertama sekali, memori utama dan memori adalah kedua-dua peranti storan penting. Memori utama boleh menyimpan sementara arahan program dan data untuk memenuhi keperluan baca dan tulis CPU. Ingatan adalah salah satu organ utama dalam otak manusia yang bertanggungjawab untuk menyimpan dan mengingat maklumat, yang boleh membantu manusia memahami dan memahami dunia pada tahap tertentu. Kedua-dua jenis memori mempunyai ciri-ciri kecekapan tinggi, kelajuan dan kestabilan, yang boleh meningkatkan kecekapan pemikiran komputer dan manusia.

Kedua, ingatan utama dan ingatan perlu sentiasa dilatih dan diperkukuhkan. Memori utama perlu dibaca dan ditulis secara berterusan untuk memastikan operasi normal sistem komputer, dan ia juga perlu dioptimumkan dan dikembangkan untuk memenuhi permintaan yang semakin meningkat. Ingatan juga perlu sentiasa dirangsang dan dilatih, yang boleh dipertingkatkan melalui pembacaan, pembelajaran, dan senaman. Hanya dengan pengukuhan berterusan, ingatan dan ingatan utama boleh memberi perkhidmatan yang lebih baik kepada komputer dan manusia.

Akhir sekali, kedua-dua ingatan utama dan ingatan perlu diurus dan diselenggara dengan betul. Memori utama perlu dibersihkan dan dioptimumkan dengan kerap untuk mengurangkan data sampah dan meningkatkan prestasi, untuk mengelakkan masalah seperti pembekuan dan pembekuan sistem komputer akibat data sampah yang berlebihan. Ingatan memerlukan ingatan dan penyusunan maklumat yang kerap untuk mengelakkan maklumat daripada dilupakan dan dikelirukan. Hanya dengan cara ini, ingatan utama dan ingatan boleh berfungsi dengan lebih baik kepada komputer dan manusia.

Secara ringkasnya, walaupun ingatan utama dan ingatan berbeza dari segi fizikal dan fungsi, terdapat juga beberapa perkaitan dan persamaan antara mereka. Melalui latihan yang dipertingkatkan, pengurusan yang munasabah dan penyelenggaraan, kita boleh memainkan peranan mereka dengan lebih baik dan menggalakkan pembangunan komputer dan kecerdasan manusia. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche boleh meningkatkan daya ingatan dengan ketara kerana Cistanche adalah ubat tradisional Cina dengan banyak kesan unik, salah satunya adalah untuk meningkatkan daya ingatan. Keberkesanan Cistanche berasal dari pelbagai bahan aktif yang terkandung di dalamnya, termasuk asid tannic, polisakarida, glikosida flavonoid, dan lain-lain, yang boleh menggalakkan kesihatan otak dalam pelbagai cara.

Klik tahu 10 cara untuk meningkatkan ingatan

Memandangkan kebanyakan ingatan tidak meruap hanya haus daripada akses tulis, pendekatan yang dicadangkan dalam kesusasteraan juga biasanya cuba menyebarkan akses tulis secara meluas ke seluruh ruang memori.

Sesetengah ingatan tidak meruap, walau bagaimanapun, juga haus daripada akses baca, kerana setiap bacaan menyebabkan capaian tulis berturut-turut. Penyelesaian berasaskan perisian hanya beroperasi dari peringkat aplikasi atau kernel, di mana akses baca dan tulis direalisasikan dengan arahan dan semantik yang berbeza. Oleh itu mekanisme yang berbeza diperlukan untuk mengendalikan membaca dan menulis pada tahap perisian.

Mula-mula, kami mereka bentuk kaedah untuk menganggarkan akses baca dan tulis ke ingatan untuk membolehkan perataan haus kasar berbutir-butir penuaan sedar tanpa ketiadaan perkakasan khas, memberikan maklumat umur.

Kedua, kami menyediakan penyelesaian khusus untuk menyelesaikan titik panas akses dalam kod program yang disusun (segmen teks) dan pada timbunan aplikasi. Dalam penilaian kami, kami menganggarkan umur sel dengan mengira jumlah keseluruhan akses setiap sel.

Keputusan menunjukkan bahawa menggunakan semua kaedah kami meningkatkan jangka hayat memori sehingga faktor 955×.

Konsep CCS: • Organisasi sistem komputer → Sistem terbenam; • Perkakasan → Memori dan storan padat.

Kata dan Frasa Utama Tambahan: Memori tidak menentu, meratakan haus, merosakkan baca, anggaran umur.

1 PENGENALAN

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, memori tidak meruap (NVM) telah dianggap sebagai alternatif kepada DRAMor SRAM untuk ingatan. Disebabkan oleh beberapa kelemahan (contohnya, ketahanan sel yang lebih rendah), strategi penyelenggaraan telah dicadangkan dalam literatur untuk mengatasi kesan.

Hayat ingatan adalah isu penting apabila NVM dipertimbangkan kerana ia boleh mengecut kepada beberapa jam atau bahkan minit apabila tiada penyelenggaraan digunakan [5, 9]. Oleh itu, strategi meratakan haus cuba memanjangkan hayat ingatan kepada maksimum dengan menekankan semua sel memori secara sama rata dari semasa ke semasa.

Strategi perataan haus boleh dikategorikan sebagai strategi menyedari penuaan dan tidak menyedari penuaan, di mana strategi menyedari penuaan menyiasat umur sel semasa untuk membuat keputusan perataan haus yang mencukupi.

Ini memerlukan pengetahuan yang tepat tentang umur sel, yang boleh sama ada dikumpulkan daripada perkakasan khas atau boleh dianggarkan oleh perisian. Sebaliknya, strategi yang tidak sedar tentang penuaan, mendasarkan keputusan meratakan haus mereka pada mekanisme lain (cth, secara rawak). Kebanyakan strategi yang sedar tentang penuaan dan tidak sedar tentang penuaan biasanya hanya menyasarkan akses tulis, kerana hanya akses tulis yang menggunakan sel memori untuk kebanyakan jenis NVM. Sesetengah NVM, seperti RAM Ferroelektrik (FeRAM), juga merosakkan baca [18].

Ini bermakna setiap capaian baca juga melemahkan sel memori. Untuk FeRAM, sebabnya ialah akses baca menimpa nilai sel semasa dan oleh itu ia perlu dicas semula kemudiannya [18]. Oleh itu, setiap capaian baca menghasilkan capaian tulis seterusnya automatik kepada sel. Pengawal memori mencetuskan proses ini semasa setiap akses baca.

Oleh itu, akses baca perlu dipertimbangkan dengan kesan yang sama seperti akses tulis semasa meratakan haus jika ingatan yang merosakkan baca digunakan. Walaupun ini tidak menunjukkan perbezaan yang ketara pada tahap perkakasan (terutamanya perataan haus berasaskan perkakasan), kerana perkakasan hanya boleh dilanjutkan untuk menjejak akses bacasebagai sebahagian daripada perataan haus, ia melakukannya pada peringkat perisian. Jika perataan haus direalisasikan dalam perisian, pengesanan dan pengiraan akses baca berbeza daripada akses tulis.

Akses baca dan tulis berlaku dengan semantik yang berbeza pada peringkat perisian, dan sememangnya terdapat pelbagai data "baca sahaja" dalam kebanyakan program. Oleh itu, semantik yang berbeza perlu dipertimbangkan semasa reka bentuk penyelesaian berasaskan perisian.

Dalam artikel ini, kami mengkaji reka bentuk perataan haus yang diuruskan oleh perisian, di mana kami menyiasat reka bentuk dan penggunaan anggaran umur untuk perataan haus yang menyedari penuaan tanpa adanya perkakasan khas. Dengan mekanisme yang diuruskan oleh perisian kami, kami dengan ini menyatakan penyelesaian yang tidak sepenuhnya bergantung pada perkakasan asas dan masih memerlukan set ciri sistem tertentu.

Sebaliknya pertimbangkan penyelesaian, yang mengkonfigurasi komponen perkakasan yang biasa tersedia dari peringkat perisian dan oleh itu boleh dilaksanakan semata-mata pada tahap perisian sistem canggih. Lebih khusus lagi, penyelesaian kami memerlukan MMU dan kaunter prestasi, yang boleh didapati dalam banyak pemproses aplikasi terkini.

Penyelesaian itu, bagaimanapun, tidak mencadangkan pengubahsuaian perkakasan yang disebutkan di atas tetapi hanya mengurus dan mengkonfigurasinya daripada peringkat perisian untuk mencapai matlamat perataan haus.

Penyelesaian berasaskan perisian secara amnya mestilah tidak lebih baik berbanding penyelesaian berasaskan perkakasan tetapi sebaliknya menawarkan penyelesaian perataan haus untuk sistem di mana sokongan perkakasan yang diperlukan tidak dilaksanakan, sama ada dengan tujuan untuk menjimatkan ruang cip atau kerana perkakasan sistem telah dikonfigurasikan .

Kami meliputi lagi pengaruh merosakkan akses baca dan tulis dalam kaedah kami, supaya NVM yang merosakkan baca juga boleh disasarkan. Mula-mula, kami mereka bentuk perataan haus sedar penuaan berbutir kasar, di mana kami mencuba akses baca dan tulis ke memori utama dengan bantuan pembilang prestasi dan kebenaran akses memori.

Ini memberikan kami anggaran statistik pengagihan akses baca dan tulis. Kami suapkan anggaran ini ke dalam algoritma perataan haus berasaskan halaman memori maya, yang memetakan semula halaman memori fizikal di belakang halaman memori maya dengan cara yang menyedari penuaan.

Sebagai ortogonal, kami selanjutnya mereka bentuk perataan haus halus yang tidak menyedari penuaan, yang menyelesaikan titik panas akses padat dalam halaman memori. Segmen tindanan aplikasi menghadapi titik panas intensif akses baca dan tulis padat, manakala kod atur cara yang disusun (iaitu, dalam segmen teks) hanya menghadapi titik panas dibaca.

Menyasarkan ini, kami mencadangkan mekanisme yang menggerakkan tindanan dan segmen teks secara membulat dengan mengimbangi kecil melalui memori fizikal sementara pelaksanaan program yang betul dipastikan. Dalam kombinasi dengan perataan haus yang sedar-berbutir kasar sebelumnya, kami mencapai ingatan berrata haus keseluruhan, walaupun dengan kehadiran memori utama yang merosakkan-baca.

Sumbangan novel kami termasuk yang berikut:

• Anggaran baca-dan-tulis dalam talian untuk membenarkan pertukaran halaman berbutir kasar berkenaan akses baca-dan-tulis.

• Meratakan haus berbutir halus untuk segmen tindanan untuk mengelakkan titik panas menulis dan membaca. Tindanan digerakkan secara bergilir-gilir manakala ketepatan penunjuk dikekalkan.

• Meratakan haus berbutir halus untuk segmen teks untuk mengelakkan titik panas yang dibaca. Pendekatan ini menggerakkan segmen teks secara bergilir-gilir untuk menyebarkan titik panas bacaan melalui kawasan memori yang lebih besar.

2 KERJA BERKAITAN

Sepanjang dekad yang lalu, beberapa pendekatan untuk perataan haus dalam ingatan untuk NVM telah dicadangkan. Pendekatan ini boleh dikategorikan mengikut kriteria yang berbeza.

Pertama, terdapat pendekatan kesedaran penuaan [1, 2, 4–6, 11, 15, 17, 20, 24], yang mengambil kira umur sel semasa untuk menggunakan perataan pakaian. Sebaliknya, pendekatan rawak [5, 19, 24] menggunakan perataan haus dalam cara bulat atau rawak.

Kedua-dua pendekatan selalunya digabungkan untuk mencapai kebutiran halus meratakan haus secara rawak di dalam blok memori, manakala pendekatan sedar penuaan digunakan untuk menyasarkan blok memori berbutir kasar ini.

Kebutiran juga berbeza daripada bit tunggal [3, 23] ke atas talian cache [19, 24] untuk pendekatan berbutir halus ke halaman memori [1, 2, 5, 6, 20] atau bahkan segmen memori yang lebih besar [22, 24] untuk kasar -pendekatan berbutir.Sesetengah pendekatan tidak berdasarkan pemetaan semula kandungan memori fizikal melalui lapisan abstraksi tetapi menyambung ke dalam proses peruntukan memori sistem pengendalian untuk menggunakan perataan-pakaian kepada pengalokasi memori [1, 15, 20].

Li et al. [15] juga mencadangkan untuk menggunakan bahagian memori yang diperuntukkan, setiap kali fungsi dipanggil, untuk ingatan tindanan fungsi untuk kawasan tindanan peringkat haus.

2.1 Meratakan Pemakaian Sedar Penuaan

Gogte et al. [6] mencadangkan pendekatan meratakan haus berbutir kasar perisian sahaja dengan menggunakan penghampiran sampel bagi taburan tulis. Mereka menggunakan keupayaan penyahpepijatan lanjutan, seperti Pensampelan Berasaskan Peristiwa Intel Processor (PEBS), yang membolehkan mereka mencuba permintaan tulis daripada CPU. Keupayaan penyahpepijatan ini, walau bagaimanapun, jarang ditemui dalam sistem terbenam dan perkakasan yang dikekang sumber.

Semua pendekatan kesedaran penuaan lain yang disebutkan bergantung pada maklumat kiraan tulis semasa memori. Kebanyakan pendekatan memperkenalkan perkakasan khusus ke dalam pengawal memori untuk mengumpul maklumat kiraan tulis, yang tidak tersedia dalam sistem yang biasa tersedia dan mungkin sukar untuk direalisasikan.

Dong et al. [4] gunakan jejak memori yang dirakam luar talian untuk menganggarkan pengagihan tulis, yang mengehadkan pendekatan kepada subset aplikasi terkenal sahaja.

2.2 Baca Meratakan Haus

Untuk pengetahuan kami yang terbaik, tiada algoritma khusus untuk meratakan haus bacaan dalam NVM yang merosakkan baca. Walau bagaimanapun, pendekatan berasaskan perkakasan yang tidak menyedari penuaan atau yang memutuskan secara langsung berdasarkan kehausan setiap sel adalah serasi dengan ingatan yang merosakkan baca secara lalai.

Jika kehausan dianggarkan daripada kiraan tulis, ia juga boleh dianggarkan daripada kiraan baca dan tulis bersama. Ini menunjukkan bahawa algoritma interplay perisian perkakasan boleh memperoleh anggaran haus yang tepat dengan memanjangkan perkakasan untuk mengira akses baca.

Selagi mekanisme generik (cth, pemetaan semula halaman memori maya) digunakan [1, 2], pengubahsuaian kepada algoritma adalah minimum. Sebaliknya, apabila mekanisme khusus (cth, peruntukan timbunan atau peruntukan tindanan) digunakan untuk meratakan haus [14, 15, 20], maka perataan haus baca tidak boleh disepadukan dengan mudah. Oleh itu, satu lagi mekanisme khas untuk meratakan haus bacaan diperlukan dalam kes tersebut.

Di samping itu, untuk algoritmayang dihantar dengan anggaran tulis mereka [6, 9, 12], anggaran baca khusus perlu ditambah. Untuk pengetahuan terbaik kami, ini adalah kerja pertama untuk mencadangkan akses baca-dan-tulis memori yang diuruskan oleh perisian anggaran yang tidak bergantung pada keupayaan nyahpepijat khas.

Tambahan pula, algoritma khusus disediakan, yang beroperasi pada data khusus aplikasi (tindanan dan teks), di mana algoritma untuk teks dikhususkan untuk akses baca sahaja.

3 SISTEM SASARAN

Dalam bahagian ini, kami mula-mula skop tetapan sasaran biasa kaedah yang dicadangkan kami. Walaupun kami tidak mengehadkan kaedah kami kepada jenis NVM tertentu, kami mempertimbangkan sifat tertentu berkaitan haus. Kami menganggap mana-mana pengubahsuaian sel menghabiskan sel secara sama rata.

Kami selanjutnya tidak mengandaikan penulisan, dan dengan itu bilangan akses memori sepadan dengan memori sepanjang hayat secara linear. Dalam kaedah yang dicadangkan kami, kami menyasarkan NVMsby yang merosakkan tulis, serta merosakkan baca, yang melaksanakan alat tambah untuk NVM yang merosakkan baca.

Walaupun sifat pemusnah baca mungkin bukan sahaja ditemui dalam satu jenis NVM, FeRAM ialah contoh yang menonjol bagi NVM sedemikian. Walau bagaimanapun, ini tidak membayangkan bahawa kaedah kami terhad kepada FeRAM; ia juga boleh digunakan pada NVM tanpa baca-musnah, contohnya, dengan tidak mendayakan perataan haus-baca.

Sifat pemusnah baca FeRAM berpunca daripada fakta bahawa prosedur membaca (iaitu, pengesanan nilai sel) menimpa sel [13, 18]. Semasa operasi baca, medan elektrik digunakan pada sel FeRAM, dan caj yang dipindahkan diukur, yang mempolarisasi sel. Untuk mengekalkan keadaan sel asal selepas membaca, nilai lama perlu ditulis ke sel semula.

Akses tulis seterusnya yang diperlukan ini menjadikan FeRAM merosakkan-baca. Sebagai sistem sasaran, kami mempertimbangkan sistem terbenam dalam persekitaran terhad sumber, yang perlu memenuhi tugas yang rumit dan oleh itu juga menjalankan perisian yang kompleks.

Sistem jenis ini boleh didapati dalam pengawal automotif atau aplikasi aeroangkasa. Melengkapkan mereka dengan NVM adalah wajar untuk meningkatkan kapasiti memori pada kos yang rendah sambil mengekalkan penggunaan tenaga yang rendah. Dalam perkara berikut, kami skop sistem sasaran kami mengenai (1) hierarki cache dan (2) seni bina memori umum.

For more information:1950477648nn@gmail.com