Lojisyèl-Jere lekti ak ekriti mete-nivo pou memwa prensipal ki pa-volatil Pati 2

Klas sistèm konsidere anjeneral bay anpil karakteristik ki disponib tou nan òdinatè normaldesktop. Pou egzanp, yo souvan itilize yon MMU konplè ak memwa vityèl pou izole espas adrès plizyè travay youn ak lòt oswa pou limite aksè pyès ki nan konpitè.

Vityèl memwa se youn nan konsèp ki pi enpòtan nan sistèm operasyon òdinatè. Li pèmèt òdinatè yo sèvi ak espas ki gen kapasite difisil kòm yon memwa pwolonje pou pi gwo pwogram yo ka toujou egzekite lè memwa se ensifizan. Memwa vityèl gen rapò ak memwa òdinatè.

Memwa òdinatè limite. Si nou pa gen yon mekanis tankou memwa vityèl, Lè sa a, lè memwa se ensifizan, nou ka sèlman abandone ekzekisyon an nan pwogram nan oswa fòse kèk aplikasyon pou fèmen. Aparisyon nan memwa vityèl te anpil soulaje pwoblèm sa a. Atravè espas memwa ki ofri pa memwa vityèl, òdinatè a ka deplase pati ki pa itilize yo soti nan memwa a nan disk la difisil dapre sèten règ. Nan fason sa a, òdinatè a ka elaji memwa a yo dwe itilize san yo pa ogmante memwa fizik la, ki pèmèt nou kontinye sèvi ak plis ak pi gwo pwogram.

Mekanis sa a bay nou anpil konvenyans. Nou pa bezwen pran swen twòp sou pyès ki nan konpitè òdinatè nou an. Osi lontan ke nou kouri pwogram nan nan limit yo nan memwa vityèl, menm si memwa fizik nou an piti anpil, òdinatè nou an ka kouri yon varyete de pwogram diferan, epi pa gen okenn bezwen enkyete sou debòde memwa ak lòt pwoblèm.

Li ka di ke ekspansyon memwa nan òdinatè a trè nesesè. Memwa vityèl bay nou yon pi bon solisyon. An menm tan an, li tou pèmèt nou fè pi byen sèvi ak lòt aparèy tankou disk difisil, ak totalman tape potansyèl la nan òdinatè. Pa gen okenn dout ke relasyon ki genyen ant memwa vityèl ak memwa se inséparabl. Aparisyon nan memwa vityèl bay nou posiblite pou nou fè pi gwo itilizasyon pyès ki nan konpitè òdinatè san sakrifye efikasite operasyon òdinatè. Li ka wè ke nou bezwen amelyore memwa. Cistanche ka siyifikativman amelyore memwa paske li gen efè antioksidan, anti-enflamatwa, ak anti-aje, ki ka ede diminye oksidasyon ak reyaksyon enflamatwa nan sèvo a, kidonk pwoteje sante nan sistèm nève a. Anplis de sa, Cistanche kapab tou ankouraje kwasans ak reparasyon nan selil nève, kidonk amelyore koneksyon ak fonksyon rezo neral yo. Efè sa yo ka ede amelyore memwa, kapasite aprantisaj, ak vitès panse, epi yo ka anpeche tou ensidan an nan malfonksyònman mantal ak maladi neurodegenerative.

Klike sou konnen fason pou amelyore fonksyon nan sèvo

Sepandan, sa a pa vle di ke yon yerachi kachèt konplè posib epi itil. Frekans revèy sistèm sa yo anjeneral mete sou kèk santèn megahertz pou diminye konsomasyon pouvwa.

Latans aksè memwa vin mwens kritik anba kondisyon sa a de tout fason, ak yon kachèt pa ta amelyore sitiyasyon an anpil men li ta konsome plis zòn chip.

Anplis de sa, pou garanti pi move tan egzekisyon ka yo, memwa scratchpad ka pi pito pase kachèt. Se poutèt sa, usure memwa a redwi pou rejyon memwa ki kouvri pa memwa scratchpad la, men se pa pou lòt rejyon yo.

Rejyon sa yo ki rete yo toujou bezwen yon mekanis mete-nivelman. Nan atik sa a, nou konsantre sou ka ki pi mal la ke tout rejyon memwa bezwen mete-nivelman. Akòz rezon ki te mansyone deja, sistèm sib nou an konsiste de yon processeur entegre ak tout MMU, memwa vityèl, epi pa gen okenn kachèt. Pou simonte dezavantaj yo nan yon sèl kalite memwa (egzanp, tout lavi a nan NVMs oswa volatilité a nan SRAM), plizyè sistèm aplike. yon achitekti memwa ibrid [7].

Pou sistèm sa yo, gen plis pase yon kalite memwa ki konekte nan CPU a (egzanp, yon FeRAM ak yon SRAM) epi yo trase nan espas adrès CPU a. Lè sa a, sistèm operasyon an ak aplikasyon an ka aktivman deside ki kontni memwa yo ta dwe mete nan ki memwa, lè yo estoke li nan rejyon adrès ki koresponn lan.

Sepandan, nan travay sa a, nou sèlman sipoze yon sèl NVM kòm memwa prensipal la nan sistèm nan ak solisyon devlopman pou tout segman memwa atribye ba memwa prensipal sa a pou de rezon.

Premyèman, si gen yon yerachi memwa ibrid ak memwa divès kalite, mekanis antretyen apwopriye pou lòt memwa yo ka aplike separeman. Lè sa a, nou toujou bay yon mekanis mete-nivelman pou pati NVM la.

Dezyèmman, menm si yon yerachi memwa ibrid disponib, alokasyon an nan segman memwa ka oblije obeyi plizyè kontrent, ki fè yon kat abitrè enposib. Pakonsekan, kontni memwa ka toujou gen yo dwe resevwa lajan nan NVM a, ki mete li soti rapidman. Solisyon nou an bay yon mekanis pou amelyore lavi yon kat segman memwa bay yo.

Kòm metòd nou yo pwopoze yo baze sou lojisyèl, yo bezwen kouri nan yon kouch sistèm opere tankou yo gen kontwòl privilejye sou aplikasyon an kouri. Menm si yon sistèm operasyon konplè ka pa prezan pou ti sistèm entegre, yon kouch lojisyèl mens oblije jere pyès ki nan konpitè, kontwole pwosedi demaraj, ak jere koule kontwòl la.

Metòd nou yo ka aplike nan yon sistèm operasyon debaz tou. Malgre ke nou konsantre sou klas sistèm sib ki dekri pandan tout travay sa a, metòd nou yo toujou aplikab pou lòt sistèm ak modifikasyon apwopriye. Pou pi gwo sistèm ak kachèt, pou egzanp, frape ak rate yo ta dwe byen distenge paske premye a pa mete memwa a men lèt la fè.

3.1 Platfòm aplikasyon

Depi nou evalye metòd aplike nou yo konsènan bon jan kalite mete-nivelman yo nan evalyasyon an, nou itilize yon platfòm pou aplikasyon nou an kote nou ka jisteman ekstrè laj la (sa vle di, kantite total aksè pou chak selil memwa).

Nou itilize fondasyon konplè ki baze sou simulation sistèm nan travay anvan nou an [10]. Fondasyon sa a kouri similatè gem5 an konbinezon ak NVMainplugin pou simulation NVM ak yon sistèm operasyon espesyal, ki pèmèt yon separasyon byen file nan aplikasyon ak memwa sistèm opere. NVMain bay yon dosye tras pou chak simulation ki gen enfòmasyon presi sou chak aksè memwa (sa vle di, aksè li ak ekri).

Pita nan travay sa a, nou dekri aplikasyon nou an nan estrateji mete-nivelman. Nou te aplike estrateji sa yo pou sistèm operasyon an fè-metal, kouri nan kad simulation tou. Se poutèt sa, nou ka dirèkteman evalye algorithm nou yo nan yon simulation reyalis sistèm konplè epi fè pa sèlman sou nenpòt estimasyon wo nivo nan analize tras aksè nan memwa ki kapab lakòz soti nan. yon simulation ak pèmèt mete-nivelman.

Nou plis reitilize aplikasyon yo referans [10], paske kòd la disponib dirèkteman ak fondasyon simulation la. Men, teknik mete-nivelman nou yo endepandan de achitekti CPU a, epi aplikasyon konkrè ak evalyasyon yo fèt pou yon processeur aplikasyon ARM ki baze sou 64-bit aplikasyon (ARMv8) akòz similatè memwa [10].

Remake byen ke yon aplikasyon konkrè sou yon achitekti CPU espesifik mande pou plizyè detay aplikasyon espesifik, ki endike tou nan atik sa a. Detay sa yo, sepandan, ka reimplementé sou lòt achitekti CPU.

4 ANALIZ PWOBLEM

Pou ilistre bezwen pou mete-nivelman ak jistifye mete-nivelman pou rejyon espesifik, nou analize konpòtman aksè memwa nan yon seri aplikasyon referans nan seksyon sa a epi diskite sou enfliyans sou lavi memwa. Aplikasyon referans yo prezante an detay nan sa ki annapre yo:

• Dijkstra fè pati MiBench suite [8] epi li kalkile chemen ki pi kout yo nan yon graf dapre algorithm Dijkstra. Espesyalite nan referans sa a se ke etap sa yo nan algorithmare a jere nan yon keu, ki se ki estoke nan segman nan done.

• rezolisyon se yon pati nan konfigirasyon simulation NVM [10] epi li rezoud yon sistèm ekwasyon lineyè dapre algorithm eliminasyon Gaussiyen an. Referans sa a dirèkteman modifye done antre li yo.

• li fè pati tou MiBench suite [8] epi li kalkile SHA-1 dichaj done yo bay yo.

• qsort se yon pati nan konfigirasyon simulation NVM [10] epi li se yon aplikasyon repetitif algorithm thequicksort. Se poutèt sa, se pa sèlman done yo opinyon modifye, men segman an chemine yo itilize tou anpil.

• rijndael se yon pati nan suite sekirite MiBench [8] epi li ankripte done yo bay yo ak algorithm Rijndael la. Pou referans sa a, yo pa li opinyon an nan yon fichye men yo li nan yon rejyon nan segman done li menm.

• crc32 se tou yon pati nan suite sekirite MiBench [8] epi li kalkile sòm chèk crc sou done antre yo.

Depi nou vize de diferan senaryo-li-destriktif ak ki pa li-destriktif NVMsystems-nou analize tou de sitiyasyon. Pou sistèm NVM ki pa lekti-destriktif, nou mennen ankèt sou kantite total aksè ekri pou chak selil memwa, epi pou sistèm NVM li-destriktif, nou envestige kantite akimile aksè lekti ak ekri pou chak selil memwa. Nou egzekite aplikasyon referans yo jan sa dekri pi bonè epi ilistre modèl aksè memwa ki kapab lakòz nan Figi 1 ak 2.

Nou obsève ke aksè memwa rive nan diferan pousantaj sou selil memwa nan diferan rejyon memwa yo. Anjeneral, malgre gwo rejyon ki gen modèl aksè inifòm, yo ka jwenn pwen cho nan aksè dans.

Tach cho sa yo gen yon gwo enfliyans sou lavi memwa, paske se sèlman kèk selil yo mete deyò anpil, tandiske lòt selil yo pa itilize ditou. Si aksè sa yo te pi byen distribye, lavi a ta ogmante drastikman.

Pou NVM ki pa lekti-destriktif (Figi 1), tach cho ekri dans yo sitou jwenn nan chemine a, ki soti nan memwa waystack yo itilize. Tout lòt rejyon yo fè fas a mwens tach cho ekri. Pou NVM lekti-destriktif, yo ka jwenn pwen cho lekti tou nan rejyon tèks yo, paske kòd pwogram konpile a abite nan rejyon sa a epi li pandan ekzekisyon an.

An jeneral, nou dedwi de objektif pou algorithm mete-nivelman nou yo. Premyèman, rejyon yo ki gen diferan frekans aksè yo dwe detekte byen pandan ègzekutabl epi yo dwe deplase nan lòt rejyon memwa, dapre frekans aksè yo. Nou pwopoze yon algorithm koryas-grainedaging-konsyan mete-nivelman ranpli objektif sa a.

Dezyèmman, tach ki cho nan aksè dans yo bezwen rezoud nan yon fason ke aksè yo gaye sou yon rejyon ki pi gwo nan selil memwa. Nou pwopoze de solisyon amann pou reyalize sa a: youn pou segman pil la ak yon lòt pou segman tèks la.

5 KORS-GRAIN Usure-NIVELING

Nan seksyon sa a, nou detaye pwopoze aje-konsyan de aje-grenn koryas mete-nivelman. Pou evalye laj yon selil memwa, yo dwe swiv konpòtman aksè memwa. Si kenkayri a pa ka swiv konpòtman aksè aktyèl la epi pa gen okenn tras memwa li te ye pou aplikasyon an kouri, teknik ki konsyan aje pa ka aplike pa default.

Pou simonte pwoblèm sa a, nou premye pwopoze yon teknik apwoksimasyon aksè-distribisyon jere lojisyèl, ki estime distribisyon aksè memwa (sa vle di, konte ekri ak lekti nan rejyon memwa gwosè fiks) lè l sèvi avèk sèlman sipò pyès ki nan konpitè ki disponib souvan (sa vle di, MMU, kontè pèfòmans). , ak entèwonp).

Apwoksimasyon aksè sa a aplike kòm yon sèvis sistèm nan anviwònman an ègzekutabl (egzanp, sistèm operasyon an). Ka apwoksimasyon aksè-distribisyon an dwe imedyatman bay kòm yon opinyon nan yon algorithm aje-konsyan mete-nivelman.

5.1 Echantiyon Aksè Ekri

Kòm deja prezante, premye etap la nan direksyon lojisyèl-jere koryas-grenn mete-nivelman se yon apwoksimasyon apwopriye nan distribisyon an aksè memwa. Malgre ke kaptire apwoksimasyon sa a pou aksè ekri ak lekti se sitou menm jan an, nou prezante kaptire apwoksimasyon ekri an detay an premye. Apre sa, nou dekri etap adisyonèl ki nesesè pou pran tou reapwoksimasyon an.

Plizyè etap yo oblije anrejistre yon apwoksimasyon nan distribisyon an ekri nan yon aplikasyon nan ègzekutabl. Premyèman, nou egalman espace echantiyon chak echantiyon ekri aksè a ekri nan aplikasyon an capturedits adrès sib epi estoke li nan yon estrikti done ki apwopriye.

Nimewo Cwritesample la detèmine granularite tanporèl teknik apwoksimasyon an, sa ki pèmèt yon echanj ant presizyon ak entwodwi anlè. Apre kaptire ekriti a, granularite espasyal la nan estrikti done yo dwe konsidere tou.

Sere konte ekri estimasyon pou chak byte entwodui yon gwo depo ak mennen nan rezilta enpresif lè granularite tanporèl la koryas. Olye de sa, bytes ka gen rapò ak pi gwo blòk memwa epi konte ekri yo rasanble pou chak aksè ekri nan blòk sa yo. Pou aplikasyon nou an, nou rasanble konte ekriti yo pou blòk memwa 4-kB, paske algorithm nivo mete an konsidere granularite sa a (sa vle di, desizyon an baze sou paj memwa).

Sèvi ak yon kontwa 8-byte pou chak blòk, 1512 · byte gwosè memwa yo oblije estoke distribisyon ekri apwoksimatif la (egzanp, 2 MB lè yo swiv 1 GB memwa prensipal).

Koule an detay nan kaptire sib la nan chak Cwritesample ak aksè ekri memwa mande pou de teknik yo dwe aplike. Premyèman, yon pèlen dwe pwodwi apre chak Cwritesample atravè aksè ekri, epi konsa aplikasyon apwoksimasyon an ka pran aksyon. Imedyatman, sib la nan yon aksè memorywrite dwe detèmine ak estoke nan estrikti done a.

Tou de enplemantasyon yo te deklare nan detay imedyatman. Malgre ke apwòch la pa Gogte et al. [6] pèmèt kapti dirèk nan demann CPUwrite nan entèval echantiyon, apwòch yo depann sou yon kapasite debogaj espesyalize.

Ourmethod bay yon altènativ ki fè pou sèvi ak plis lajman disponib karakteristik pyès ki nan konpitè. Vogland Eckert [21] pwopoze pou itilize kontè pèfòmans pou analize espesifikman egzekisyon enstriksyon yon aplikasyon. Nou menm tou nou sèvi ak kontè pèfòmans pou analize itilizasyon memwa yon aplikasyon, kontrèman, jan sa dekri nan sa ki annapre yo.

For more information:1950477648nn@gmail.com