论文笔记 DReAM: Dynamic Re-arrangement of Address Mapping to Improve the Performance of DRAMs

这篇是发表在2016年MemSys的论文《DReAM: Dynamic Re-arrangement of Address Mapping to Improve the Performance of DRAMs》,作者是曼彻斯特大学的Mohsen Ghasempour,导师是Mikel Lujan,参与者还有Nvidia研究院。

文章提出了对Address Mapping进行动态重排的方法,统计每个bit的flip ratio,并根据flip ratio调整bit的顺序。另外为了online做re-arrangement,作者提出了一种动态migrate的方法。

方法

Offline

  • 将flip ratio大的bit放在col
  • 将flip ratio小的bit放在row

Online

  • 不动col的bits
  • 只把flip ratio小的bit放在row
  • 250K个Memory访问的窗口大小
  • bit交换超过7%才进行替换

动态migrate

  • 为所有的row增加两个bit的metadata
    • Migration Table:是否被migrate了
    • Swap Table:是否被swap了
  • 同时保存两种映射策略
    • 原来的映射策略PAMS(Predefined Address-Mapping Scheme)
    • 使用的映射策略EAMS(Estimated)
  • 访问的时候,根据row数据在哪里一步步讨论
    • 如果数据在当前位置,直接取。
    • 如果数据在原来位置,取出来,并交换现在的数据和原来的row数据,将当前位置的swap bit设为1,将migrate bit设为1
    • 如果原来的位置已经被swap过了,那么通过PAMS EAMS反推位置在哪,如果被多次swap,这个过程迭代做多次直到找到数据

硬件设计

  • 使用Mutlu论文中的MASA实现多行active来进行Inner Bank的row数据交换
  • 使用I/O bus把所有的bank连起来,传输一个row需要64 DRAM clock/512个CPU clock(有引用)
  • MT和ST两个表使用2MB的存储(64GB内存),可以放在DRAM或者Controller上

实验

  • 用了USIMM和DDR3在CPU上做了实验
  • 数据集为SPEC PARSEC HPC COMMERCIAL BIOBENCH,和20个他们的混合benchmark
  • 发现数据集分为两种
    • 对Mapping敏感
      • 原本有flip ratio比较大的bit被map到了row
    • 对Mapping不敏感
  • offline减少平均5%的execution time
  • online减少平均4.5%的execution time

总结

第一次提出了动态对mapping进行调整的策略,取得的还不错的结果。但这个策略比较heuristic,还有提升空间。

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