《基於新型高密度賽道存儲器的快取設計與最佳化研究》是依託北京大學，由孫廣宇擔任負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於新型高密度賽道存儲器的快取設計與最佳化研究
- 項目負責人：孫廣宇
- 項目類別：面上項目
- 依託單位：北京大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
賽道存儲器是一種高密度的新型非易失存儲器，它同時具備能夠媲美SRAM的讀/寫訪問速度。因此，在快取結構中使用賽道存儲器，能夠有效提高快取的容量、性能並降低功耗。然而，賽道存儲器的設計複雜，並具有一些傳統快取結構不適應的新特性。尤其是它獨特的“移動操作”，是影響其效率的一個主要潛在障礙。本課題研究如何利用賽道存儲器設計快取結構，主要內容包括：（1）賽道存儲器電路級建模及設計最佳化研究，（2）面向賽道存儲器快取的體系結構最佳化研究，（3）針對移動開銷的編譯最佳化研究。通過這三個層次的研究，可以針對不同系統需求選擇合適的設計，同時利用結構級和編輯最佳化技術進一步提高快取的性能和可靠性並降低功耗。
結題摘要
本項目面向賽道存儲器這種新型非易失存儲器件，利用其特性進行快取結構設計。首先，我們提出了一種跨層次的賽道存儲器模型，對其性能、功耗和可靠性進行綜合分析；其次，我們開展了一系列面向賽道存儲器快取的體系結構和編譯最佳化研究，包括：（1）針對賽道存儲器在讀寫數據時產生的位置錯誤和位反轉錯誤，提出了np-ECC糾錯策略，增強了存儲的可靠性；（2）基於賽道存儲器實現了數據塊在記憶體中直接插入/刪除，提升了這類操作的效率；（3）提出了一種基於賽道存儲器與SRAM的混合單元設計，極大地降低了程式上下文切換的開銷；（4）提出了一種基於“配額制度”的移動操作管理策略，以提高賽道存儲器的壽命；（5）基於賽道存儲器實現了一種高性能大容量的GPU暫存器檔案架構設計；（6）提出了一種高強度低開銷的NVM數據加密機制。最後，基於這些新型架構，討論了賽道存儲器在未來的套用潛力。
