Design of Compressed Memory Architecture for High Performance Computing

고성능 컴퓨터를 위한 압축 메모리 구조 설계

실시간 데이터압축 기법은 저장 시스템의 용량과 저장 시스템간의 대역폭을 동시에 증가시킴으로써 프로세서-메모리, 메모리-디스크간의 성능 격차를 줄이기 위한 새로운 대안으로 연구되어 왔다. 하지만 압축데이타를 복원하는데 소요되는 시간은 압축 기법의 장점을 상쇄시킬 만큼 큰 오버헤드로 작용한다. 본 논문에서는 이러한 복원 오베헤드를 줄이기 위해 선택적 압축 기법과 복원 오버헤드 감춤 기법들을 적용한 선택적 압축 메모리 시스템을 제안하고 선택적으로 압축된 데이터를 효과적으로 접근하기 위한 캐쉬 구조와 메모리 운용방법을 제시한다. 제안된 선택적 압축 메모리 시스템의 성능은 분석적 모델과 트레이스 구동 방식의 실험을 통해 평가된다. 실험 결과에 따르면 선택적 압축 메모리 시스템의 성능은 데이터의 압축율과 응용 프로그램의 데이터 접근 유형에 따른 압축 블록의 참조율 및 복원 오버헤드를 줄이기 위해 장착된 복원 버퍼의 접근 성공률에 따라 좌우됨을 알 수있다. 복원 버퍼는 대부분의 벤치마크 프로그램들에 대해서 기존의 복원 오버헤드를 70% 이상 줄여 주며 이 경우 일반적인 메모리 시스템에 비해 최대 20%까지의 성능 향상을 보인다. 뿐만 아니라 선택적 압축 기법은 평균 47% 의 데이터 이동시간의 감소와 10%의 온 칩 캐쉬 접근 실패 횟수의 감소 효과를 제공한다.