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计算:仅使用非易失性存储器的弹性系统

轻量级的以持久性为中心的系统“LightPC”确保数据和执行持久性,从而实现高能效的全系统持久性

日期:
2022年4月25日
来源:
韩国科学技术院(KAIST)
简介:
一个研究小组开发了硬件和软件技术,以确保数据和执行持久性。轻量级持久化中心系统(LightPC)通过仅使用非易失性存储器作为主存储器,使系统能够抵御电源故障。
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韩国科学技术院(KAIST)的研究小组开发了确保数据和执行持久性的硬件和软件技术。轻量级持久化中心系统(LightPC)通过仅使用非易失性存储器作为主存储器,使系统能够抵御电源故障。

郑明秀教授表示:“在系统板原型上安装了非易失性存储器,并制作了操作系统,验证了LightPC的有效性。”该团队证实,与传统系统相比,LightPC在执行过程中上下电时验证了其执行能力,内存增加了8倍,应用程序执行速度提高了4.3倍,功耗降低了73%。

郑教授表示:“LightPC可以用于数据中心、高性能计算等多种领域,可以提供大容量内存、高性能、低功耗、服务可靠性等。”

通常,遗留系统上的电源故障会导致存储在基于dram的主存储器中的数据丢失。与诸如DRAM之类的易失性存储器不同,非易失性存储器可以在没有电源的情况下保留其数据。虽然非易失性存储器具有比DRAM更低功耗和更大容量的特点,但由于其写性能较低,通常用于辅助存储任务。因此,非易失性存储器通常与DRAM一起使用。然而,现代系统采用基于非易失性存储器的主存储器,由于复杂的存储器微结构,会出现意想不到的性能下降。

为了在遗留系统中实现数据和执行的持久性,有必要将数据从易失性存储器传输到非易失性存储器。检查点是一个可能的解决方案。它定期传输数据,为突然断电做好准备。虽然该技术对于确保用户的高移动性和可靠性至关重要,但检查点也有致命的缺点。移动数据需要额外的时间和能量,并且需要数据恢复过程以及重新启动系统。

为了解决这些问题,研究小组开发了处理器和存储器控制器,以提高非易失性存储器的性能。LightPC通过最大限度地减少非易失性存储器的内部易失性存储器组件,将非易失性存储器(PRAM)媒体暴露给主机,并增加并行性以尽快为动态请求提供服务,从而达到DRAM的性能。

该团队还展示了一种操作系统技术,该技术可以快速地将运行进程的执行状态持久化,而不需要检查点进程。操作系统通过在传输数据之前保持所有程序执行空闲来防止对执行状态和数据的所有修改,以便在比标准电源保持时间(约16分钟)短得多的时间内支持一致性。为了保持一致性,当电源恢复时,计算机几乎立即恢复并立即重新执行所有脱机进程,而不需要启动过程。

研究人员将在6月于纽约举行的国际计算机体系结构(ISCA) 2022研讨会上展示他们的工作(LightPC:节能全系统持久性的硬件和软件协同设计)。

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故事来源:

材料所提供的韩国科学技术院(KAIST)注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


引用此页

韩国科学技术院(KAIST)。“计算:仅使用非易失性内存的弹性系统:轻量级持久性中心系统'LightPC'确保数据和执行持久性,从而实现节能的全系统持久性。”《科学日报》。科学日报,2022年4月25日。< www.koonmotors.com/releases/2022/04/220425104703.htm >。
韩国科学技术院(KAIST)。(2022年4月25日)。计算:仅使用非易失性内存的弹性系统:轻量级持久性中心系统“LightPC”确保数据和执行持久性,从而实现节能的全系统持久性。《科学日报》。2023年6月17日检索自www.koonmotors.com/releases/2022/04/220425104703.htm
韩国科学技术院(KAIST)。“计算:仅使用非易失性内存的弹性系统:轻量级持久性中心系统'LightPC'确保数据和执行持久性,从而实现节能的全系统持久性。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2022/04/220425104703.htm(2023年6月17日访问)。

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