Journal of KIISE (정보과학회 논문지)

Korean Institute of Information Scientists and Engineers (한국정보과학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Hybrid Main Memory Systems Using Next Generation Memories Based on their Access Characteristics

차세대 메모리의 접근 특성에 기반한 하이브리드 메인 메모리 시스템

  • Received : 2014.10.07
  • Accepted : 2014.12.23
  • Published : 2015.02.15
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Recently, computer systems have encountered difficulties in making further progress due to the technical limitations of DRAM based main memory technologies. This has motivated the development of next generation memory technologies that have high density and non-volatility. However, these new memory technologies also have their own intrinsic limitations, making it difficult for them to currently be used as main memory. In order to overcome these problems, we propose a hybrid main memory system, namely HyMN, which utilizes the merits of next generation memory technologies by combining two types of memory: Write-Affable RAM(WAM) and Read-Affable RAM(ReAM). In so doing, we analyze the appropriate WAM size for HyMN, at which we can avoid the performance degradation. Further, we show that the execution time performance of HyMN, which provides an additional benefit of durability against unexpected blackouts, is almost comparable to legacy DRAM systems under normal operations.

최근 DRAM 기반의 메인 메모리 기술 발전이 한계에 봉착함에 따라 컴퓨터 시스템의 진보에도 어려움이 발생하고 있다. 이를 개선하기 위해 집적도가 높고 비휘발성을 갖는 차세대 메모리 기술이 등장하고 있으나 이들은 쓰기 속도가 느리거나 쓰기 횟수에 제한이 있는 등, 메인 메모리로 사용하기에는 아직 무리가 있다. 본 논문에서는 여러 차세대 메모리 기술들의 장점들을 조합하여 활용하는 하이브리드 메인 메모리 시스템, 즉 HyMN을 제안한다. HyMN은 차세대 메모리 기술을 쓰기적합램과 읽기적합램으로 분류하여 메인 메모리 시스템을 구성함으로써, 내구성이 양호하고, 고용량화가 용이하며, 비휘발성을 활용할 수 있는 시스템을 구현한다. 본 논문에서는 또한, 쓰기적합램이 어느 정도의 크기로 구성되어야 하는지를 보이고 정전 시 손실에 대한 복구비용이 없거나 미미한 HyMN이 일상적으로 프로세스를 실행할 때 실행 시간 성능이 DRAM으로만 구성된 시스템에 비하여 유사함을 검증한다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

References

  1. R. F. Freitas and W. W. Wilcke, "Storage-Class Memory: the Next Storage System Technology," IBM Journal of Research and Development, Vol. 52, No. 4.5, pp. 439-447, Jul. 2008. https://doi.org/10.1147/rd.524.0439
  2. W. Tian, Y. Zhao, L. Shi, Q. Li, J. Li, C. Xue, M. Li, and E. Chen, "Task Allocation on Nonvolatile- Memory-Based Hybrid Main Memory," Journal of IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, Vol. 21, No. 7, pp. 1271-1284, Jul. 2013. https://doi.org/10.1109/TVLSI.2012.2208129
  3. M. K. Qureshi, V. Srinivasan, and J. A. Rivers, "Scalable High Performance Main Memory System Using Phase-Change Memory Technology," Proc. of the 36th ACM ISCA, 2009.
  4. H. Volos, A. J. Tack, and M. M. Swift, "Mnemosyne: Lightweight Persistent Memory," Proc. of the 16th ACM ASPLOS, pp. 91-104, 2011.
  5. H. Kim, J. Choi, D. Lee, and S. Noh, "Toward Efficient Management of Highly Durable NVM+DRAM Hybrid Main Memory Systems," Journal of KIISE : Computer Systems and Theory, Vol. 40, No. 2, pp. 61-67, Apr. 2013. (in Korean)
  6. J. C. Mogul, E. Argollo, M. Shah, and P. Faraboschi, "Operating System Support for NVM+DRAM Hybrid Main Memory," Proc. of the 12th USENIX HotOS, 2009.
  7. W. Hwang and K. H. Park, "HMMSched: Hybrid Main Memory-Aware Task Scheduling on Multicore Systems," Proc. of the 5th IARIA Future Computing, pp. 39-48, 2013.
  8. D. Narayanan and O. Hodson, "Whole-System Persistence," Proc. of the 17th ACM ASPLOS, pp. 401-410, 2012.
  9. D. A. Robert, "Efficient Data Center Architectures Using Non-Volatile Memory and Reliability Techniques," Ph.D. dissertation of the University of Michigan, 2011.
  10. B. F. Cooper, A. Silberstein, E. Tam,R. Ramakrishnan, and R. Sears, "Benchmarking Cloud Serving Systems with YCSB," Proc. of the 1st ACM Symposium on Cloud Computing (SoCC), 2010.