Programine įranga valdomas nuolatinės pagrindinės atminties skaitymo ir rašymo nusidėvėjimo išlyginimas, 1 dalis

Per pastaruosius metus susidėvėjimo išlyginimas atmintyje tapo svarbia tyrimų sritimi, susijusia su iškylančiais nepastoviais pagrindiniais prisiminimais. Daugelis literatūros metodų atlieka nusidėvėjimo išlyginimą naudojant specialią techninę įrangą.

Pagrindinė atmintis yra saugojimo įrenginys kompiuteryje. Jis naudojamas laikiniems duomenims saugoti. Jį gali tiesiogiai skaityti ir rašyti centrinis procesorius ir jis yra nepakeičiama kompiuterinės sistemos dalis. Priešingai, atmintis yra neuronų struktūra žmogaus smegenyse ir yra organas, atsakingas už informacijos saugojimą ir prisiminimą. Nors pagrindinė atmintis ir atmintis fiziškai ir funkciškai skiriasi, tarp jų yra tam tikrų sąsajų ir panašumų.

Visų pirma, pagrindinė atmintis ir atmintis yra svarbūs saugojimo įrenginiai. Pagrindinė atmintis gali laikinai saugoti programos instrukcijas ir duomenis, kad atitiktų procesoriaus skaitymo ir rašymo poreikius. Atmintis yra vienas iš pagrindinių žmogaus smegenų organų, atsakingų už informacijos saugojimą ir prisiminimą, kuris tam tikru mastu gali padėti žmonėms suvokti ir suprasti pasaulį. Abiejų tipų atmintis pasižymi dideliu efektyvumu, greičiu ir stabilumu, o tai gali pagerinti kompiuterių ir žmonių mąstymo efektyvumą.

Antra, tiek pagrindinę, tiek atmintį reikia nuolat lavinti ir stiprinti. Pagrindinė atmintis turi būti nuolat skaitoma ir rašoma, kad būtų užtikrintas normalus kompiuterinės sistemos veikimas, taip pat ją reikia optimizuoti ir plėsti, kad būtų patenkintas augantis poreikis. Atmintis taip pat turi būti nuolat stimuliuojama ir lavinama, o tai gali būti pagerinta skaitant, mokantis ir mankštinantis. Tik nuolat stiprinant, pagrindinė atmintis ir atmintis gali geriau tarnauti kompiuteriams ir žmonėms.

Galiausiai ir pagrindinė atmintis, ir atmintis turi būti tinkamai valdomos ir prižiūrimos. Pagrindinę atmintį reikia reguliariai valyti ir optimizuoti, kad būtų sumažintas nepageidaujamų duomenų kiekis ir pagerintas našumas, kad būtų išvengta problemų, tokių kaip kompiuterių sistemų užšalimas ir užšalimas dėl pernelyg didelio nepageidaujamo duomenų kiekio. Atminčiai reikia dažnai prisiminti ir organizuoti informaciją, kad informacija nebūtų pamiršta ir supainiota. Tik tokiu būdu pagrindinė atmintis ir atmintis gali geriau tarnauti kompiuteriams ir žmonėms.

Apibendrinant galima teigti, kad nors pagrindinė atmintis ir atmintis fiziškai ir funkciškai skiriasi, tarp jų taip pat yra tam tikrų sąsajų ir panašumų. Geresnio mokymo, protingo valdymo ir priežiūros dėka galime geriau atlikti savo funkcijas ir skatinti kompiuterių ir žmogaus intelekto vystymąsi. Matyti, kad mums reikia pagerinti atmintį, o Cistanche gali žymiai pagerinti atmintį, nes Cistanche yra tradicinė kinų medicina, turinti daug unikalių poveikių, iš kurių vienas yra pagerinti atmintį. Cistanche veiksmingumą lemia įvairios jame esančios veikliosios medžiagos, įskaitant tanino rūgštį, polisacharidus, flavonoidinius glikozidus ir kt., kurie gali įvairiais būdais skatinti smegenų sveikatą.

Spustelėkite žinoti 10 būdų, kaip pagerinti atmintį

Kadangi dauguma nepastovių prisiminimų susidėvi tik nuo rašymo prieigos, literatūroje siūlomi metodai taip pat paprastai bando plačiai paskleisti rašymo prieigą visoje atminties erdvėje.

Tačiau kai kurios nepastoviosios atmintinės taip pat susidėvi nuo skaitymo prieigos, nes kiekvienas skaitymas sukelia nuoseklią rašymo prieigą. Programinės įrangos sprendimai veikia tik programos arba branduolio lygyje, kur skaitymo ir rašymo prieigas įgyvendinamos skirtingomis instrukcijomis ir semantika. Todėl norint tvarkyti skaitymą ir rašymą programinės įrangos lygiu, reikalingi skirtingi mechanizmai.

Pirma, mes sukuriame metodą, skirtą apytiksliai skaitymo ir rašymo prieigai prie atminties, kad būtų galima išlyginti senėjimą suvokiantį stambiagrūdį susidėvėjimą, kai nėra specialios aparatūros, pateikiant informaciją apie amžių.

Antra, siūlome konkrečius sprendimus, kaip išspręsti prieigos taškus sukompiliuotame programos kode (teksto segmente) ir programų krūvoje. Savo vertinime mes įvertiname ląstelės amžių skaičiuodami bendrą prieigų skaičių vienoje ląstelėje.

Rezultatai rodo, kad taikant visus mūsų metodus atminties trukmė pailgėja iki 955 kartų.

CCS sąvokos: • Kompiuterinių sistemų organizavimas → Įterptosios sistemos; • Aparatūra → Atmintis ir talpi saugykla.

Papildomi raktiniai žodžiai ir frazės: nepastovi atmintis, nusidėvėjimo išlyginimas, skaitymo-destruktyvus, amžiaus apytikslis.

1 ĮVADAS

Pastaraisiais metais nepastovioji atmintis (NVM) buvo laikoma alternatyva DRAM arba SRAM atminčiai. Dėl keleto trūkumų (pvz., mažesnės ląstelių ištvermės) literatūroje buvo pasiūlytos priežiūros strategijos, siekiant įveikti poveikį.

Atminties eksploatavimo trukmė yra esminė problema, kai svarstomi NVM, nes jie gali susitraukti iki valandų ar net minučių, kai netaikoma jokios priežiūros [5, 9]. Todėl nusidėvėjimo niveliavimo strategijos stengiasi maksimaliai prailginti atminties tarnavimo laiką, laikui bėgant vienodai įtempdamos visas atminties ląsteles.

Nusidėvėjimo išlyginimo strategijas galima suskirstyti į senėjimo suvokimo ir senėjimo nežinančias strategijas, kai senėjimo suvokimo strategijos tiria esamą ląstelių amžių, kad būtų priimti tinkami nusidėvėjimo išlyginimo sprendimai.

Tam reikia tikslių žinių apie ląstelių amžių, kurias galima gauti iš specialios aparatinės įrangos arba apytiksliai naudojant programinę įrangą. Priešingai, senėjimo nesuvokiančios strategijos savo nusidėvėjimo išlyginimo sprendimus grindžia kitais mechanizmais (pvz., atsitiktiniais). Dauguma senėjimą suvokiančių ir neinformuojančių strategijų dažniausiai yra skirtos tik rašymo prieigoms, nes tik rašymo prieigos išsenka daugelio NVM tipų atminties ląsteles. Kai kurios NVM, pvz., Ferroelectric RAM (FeRAM), taip pat yra naikinančios skaitymą [18].

Tai reiškia, kad kiekviena skaitymo prieiga taip pat išsenka atminties elementą. „FeRAM“ priežastis yra ta, kad skaitymo prieigos perrašo dabartinę ląstelės reikšmę, todėl vėliau ją reikia įkrauti [18]. Todėl kiekviena skaitymo prieiga lemia automatinę tolesnio rašymo prieigą prie langelio. Atminties valdiklis suaktyvina šį procesą kiekvienos skaitymo prieigos metu.

Vadinasi, skaitymo prieigos turi būti vertinamos taip pat, kaip ir rašymo prieigas nusidėvėjimo niveliavimo metu, jei naudojamos tokios skaitymo ir naikinančios atminties. Nors tai nereiškia reikšmingo skirtumo aparatūros lygyje (ypač aparatūros pagrindu susidėvėjimo lygiavimo), nes aparatinę įrangą galima tiesiog išplėsti, kad būtų galima sekti skaitymo prieigas kaip nusidėvėjimo išlyginimo dalį, tai daroma programinės įrangos lygiu. Jei nusidėvėjimo išlyginimas įgyvendinamas programinėje įrangoje, skaitymo prieigos stebėjimas ir skaičiavimas skiriasi nuo rašymo prieigos.

Skaitymo ir rašymo prieigos vyksta naudojant skirtingą semantiką programinės įrangos lygmenyje, ir iš tikrųjų daugumoje programų yra įvairių „tik skaitomų“ duomenų. Taigi kuriant programinės įrangos sprendimus reikia atsižvelgti į skirtingas semantikas.

Šiame straipsnyje nagrinėjame programine įranga valdomo nusidėvėjimo išlyginimo dizainą, kuriame tiriame amžiaus apytikslių projektų ir naudojimo būdų, kaip nustatyti senėjimą suvokiantį nusidėvėjimą, kai nėra specialios aparatinės įrangos. Mūsų programinės įrangos valdomu mechanizmu mes žymime sprendimą, kuris nėra visiškai nepriklausomas nuo pagrindinės aparatinės įrangos ir vis tiek reikalauja tam tikrų sistemos funkcijų.

Apsvarstykite sprendimus, kurie konfigūruoja dažniausiai prieinamus aparatūros komponentus iš programinės įrangos lygio ir todėl gali būti įgyvendinami tik naujausių sistemų programinės įrangos lygiu. Tiksliau, mūsų sprendimui reikalingas MMU ir našumo skaitikliai, kuriuos galima rasti daugelyje naujausių programų procesorių.

Tačiau sprendimas nesiūlo modifikuoti pirmiau minėtos aparatinės įrangos, o tik valdo ir konfigūruoja ją programinės įrangos lygiu, kad būtų pasiekti nusidėvėjimo išlyginimo tikslai.

Programine įranga pagrįstas sprendimas apskritai neturi būti palankus aparatinės įrangos sprendimui, o siūlo nusidėvėjimo išlyginimo sprendimą sistemoms, kuriose nėra įdiegtas reikiamas techninės įrangos palaikymas, siekiant sutaupyti vietos lustuose arba dėl to, kad sistemos techninė įranga jau sukonfigūruota. .

Mes taip pat aptariame destruktyvią skaitymo ir rašymo prieigos įtaką mūsų metodui, kad taip pat būtų galima nukreipti į skaitymo ir destruktyvių NVM. Pirma, mes sukuriame stambaus grūdėtumo senėjimą suvokiantį nusidėvėjimo išlyginimą, kai naudodamiesi našumo skaitikliais ir atminties prieigos leidimais atrenkame skaitymo ir rašymo prieigą prie pagrindinės atminties.

Tai suteikia mums statistinį apytikslį skaitymo ir rašymo prieigos pasiskirstymą. Įveskite šį aproksimavimą į virtualios atminties puslapiais pagrįstą nusidėvėjimo niveliavimo algoritmą, kuris perskirsto fizinės atminties puslapius už virtualios atminties puslapių, suvokdamas senėjimą.

Kaip stačiakampę, mes toliau projektuojame senėjimo nesuvokiamą smulkiagrūdį nusidėvėjimo išlyginimą, kuris pašalina tankios prieigos taškus atminties puslapiuose. Programų krūvos segmentas susiduria su intensyviomis tankių skaitymo ir rašymo prieigų karštosiomis vietomis, o sukompiliuotas programos kodas (ty teksto segmente) susiduria tik su skaitymo taškais.

Siekdami šio tikslo, siūlome mechanizmą, kuris perkelia krūvą ir teksto segmentą apskritimu su mažais poslinkiais per fizinę atmintį, tuo pačiu užtikrinant teisingą programos vykdymą. Kartu su ankstesniu stambaus grūdėtumo susidėvėjimo niveliavimu pasiekiame visą nusidėvėjimo lygio atmintį, net jei yra pagrindinė atmintis, kuri griauna sritį.

Mūsų naujoji indėlis apima šiuos dalykus:

• Internetinis skaitymo ir rašymo apytikslis apytikslis nustatymas, leidžiantis stambų puslapių keitimąsi, susijusius su skaitymo ir rašymo prieiga.

• Smulkaus grūdėtumo susidėvėjimo išlyginimas krūvos segmentui, kad būtų išvengta rašymo ir skaitymo aštrių taškų. Stack perkeliamas sukant, išlaikant rodyklių teisingumą.

• Smulkaus grūdėtumo nusidėvėjimo išlyginimas teksto segmentui, kad būtų išvengta skaitymo aštrių taškų. Šis metodas rotaciniu būdu perkelia teksto segmentą, kad skaitymo taškai būtų paskleisti per didesnę atminties sritį.

2 SUSIJĘS DARBAS

Per pastaruosius dešimtmečius buvo pasiūlyta keletas NVM susidėvėjimo išlyginimo būdų atmintyje. Šiuos metodus galima suskirstyti į kategorijas pagal skirtingus kriterijus.

Pirma, yra senėjimo požiūriu taikomi metodai [1, 2, 4–6, 11, 15, 17, 20, 24], pagal kuriuos atsižvelgiama į dabartinį ląstelių amžių taikant nusidėvėjimo išlyginimą. Priešingai, atsitiktinių imčių metodai [5, 19, 24] nusidėvėjimo niveliavimą taiko apskritimu arba atsitiktiniu būdu.

Abu metodai dažnai derinami, kad būtų pasiektas atsitiktinis susidėvėjimo lygis ir smulkus atminties blokų detalumas, o senėjimą suvokiantis metodas naudojamas šiems stambiagrūdžiams atminties blokams nukreipti.

Detalizuotumas taip pat skiriasi nuo pavienių bitų [3, 23] per talpyklos eilutes [19, 24] smulkiagrūdžiuose atminties puslapių [1, 2, 5, 6, 20] ar net didesnių atminties segmentų [22, 24], skirtų grubiems puslapiams. Kai kurie metodai nėra pagrįsti fizinės atminties turinio perrašymu per abstrakcijos sluoksnį, bet yra susiję su operacinės sistemos atminties paskirstymo procesu, kad atminties skirstytuvui būtų pritaikytas nusidėvėjimo niveliavimas [1, 15, 20].

Li ir kt. [15] taip pat siūlo naudoti paskirstytą atminties dalį, kai iškviečiama funkcija, kad funkcijos dėklo atmintis susidėvėjusioje dėklo srityje.

2.1 Senėjimą suvokiantis nusidėvėjimas

Gogte ir kt. [6] siūlo tik programinės įrangos stambiagrūdį nusidėvėjimo išlyginimo metodą, naudojant rašymo pasiskirstymo imties aproksimaciją. Jie naudoja pažangias derinimo galimybes, pvz., „Intel Processor Event-Based Sampling“ (PEBS), leidžiančią atrinkti rašymo užklausas iš procesoriaus. Tačiau šias derinimo galimybes retai galima rasti įterptosiose sistemose ir išteklių apribotoje aparatinėje įrangoje.

Visi kiti minėti senėjimo suvokimo metodai remiasi dabartine atminties rašymo skaičiavimo informacija. Dauguma metodų įveda į atminties valdiklį specialią aparatinę įrangą, kad būtų galima surinkti įrašymo skaičiavimo informaciją, kuri nėra prieinama paprastai prieinamose sistemose ir gali būti sunkiai įgyvendinama.

Dong ir kt. [4] naudokite neprisijungus įrašytą atminties seką, kad įvertintumėte įrašymo paskirstymą, o tai riboja tik gerai žinomų programų pogrupį.

2.2 Skaitykite Susidėvėjimo išlyginimas

Kiek mums yra žinoma, nėra specialių algoritmų, skirtų skaitymo nusidėvėjimo niveliavimui skaitymo destruktyviuose NVM. Tačiau aparatine įranga pagrįsti metodai, kurie neatsižvelgia į senėjimą arba kurie tiesiogiai nusprendžia pagal kiekvienos ląstelės susidėvėjimą, pagal numatytuosius nustatymus yra suderinami su skaitymo ir naikinančiomis atmintimis.

Jei nusidėvėjimas apskaičiuojamas pagal rašymo skaičių, jis taip pat gali būti įvertintas pagal skaitytų ir įrašų skaičių. Tai reiškia, kad aparatinės ir programinės įrangos sąveikos algoritmai gali gauti tikslų nusidėvėjimo įvertinimą išplečiant aparatinę įrangą, kad būtų skaičiuojamos skaitymo prieigos.

Kol naudojami bendrieji mechanizmai (pvz., virtualios atminties puslapių pertvarkymas) [1, 2], algoritmų modifikacijos yra minimalios. Priešingai, kai susidėvėjimo išlyginimui naudojami specifiniai mechanizmai (pvz., krūvos paskirstymas arba krūvos paskirstymas) [14, 15, 20], skaitymo nusidėvėjimo išlyginimas negali būti lengvai integruotas. Taigi tokiais atvejais reikalingas kitas specialus skaitymo nusidėvėjimo išlyginimo mechanizmas.

Be to, algoritmams, kurie pateikiami su jų rašymo aproksimacija [6, 9, 12], reikia pridėti specializuotą skaitymo aproksimaciją. Mūsų žiniomis, tai yra pirmasis darbas, kuriame siūloma programine įranga valdoma atminties skaitymo ir rašymo prieiga. aproksimacija, kuri nesiremia specialiomis derinimo galimybėmis.

Be to, pateikiami specifiniai algoritmai, veikiantys su konkrečios programos duomenimis (stekas ir tekstas), kur teksto algoritmas skirtas tik skaitymo prieigai.

3 TIKSLINĖ SISTEMA

Šiame skyriuje pirmiausia apžvelgiame tipišką siūlomų metodų tikslinę sąranką. Nors savo metodų neapsiribojame tam tikrais NVM tipais, atsižvelgiame į tam tikras savybes, susijusias su nusidėvėjimu. Manome, kad bet kokia ląstelės modifikacija vienodai susidėvi ląstelę.

Be to, mes neprisiimame prielaidos, kad rašome, todėl atminties prieigos skaičius atitinka atminties gyvavimo laiką linijiškai. Siūlomu metodu taikome rašymo naikinamuosius, taip pat skaitymo naikinamuosius NVM, įdiegdami skaitymo ir destruktyvaus NVM priedą.

Nors skaitymo naikinamoji savybė gali būti ne tik viename NVM tipe, FeRAM yra ryškus tokio NVM pavyzdys. Tačiau tai nereiškia, kad mūsų metodas apsiriboja FeRAM; jis taip pat gali būti taikomas neskaitomai destruktyviai NVM, pavyzdžiui, neįjungiant skaitymo ir nusidėvėjimo išlyginimo.

FeRAM skaitymo-destrukcinė savybė kyla iš to, kad skaitymo procedūra (ty ląstelės reikšmės jutimas) perrašo langelį [13, 18]. Nuskaitymo metu FeRAM elementui veikiamas elektrinis laukas ir matuojami perkeliami krūviai, kurie poliarizuoja elementą. Norint išlaikyti pradinę langelio būseną po nuskaitymo, senoji reikšmė turi būti įrašyta į langelį dar kartą.

Dėl šios būtinos vėlesnės rašymo prieigos FeRAM tampa destruktyvi. Kaip tikslinę sistemą, mes laikome įterptąsias sistemas ribotų išteklių aplinkoje, kurios turi atlikti sudėtingas užduotis ir todėl taip pat paleisti sudėtingą programinę įrangą.

Tokią sistemą galima rasti automobilių valdikliuose arba kosmoso įrenginiuose. Pageidautina juos aprūpinti NVM, kad būtų padidinta atminties talpa mažomis sąnaudomis ir išlaikant mažas energijos sąnaudas. Toliau apžvelgsime savo tikslinę sistemą, susijusią su (1) talpyklos hierarchija ir (2) bendra atminties architektūra.

For more information:1950477648nn@gmail.com