Исследовательская группа KAIST разработала аппаратную и программную технологию, которая обеспечивает постоянство как данных, так и исполнения. Lightweight Persistence Centric System (LightPC) делает системы устойчивыми к сбоям питания, используя в качестве основной памяти только энергонезависимую память.
«Мы установили энергонезависимую память на прототип системной платы и создали операционную систему для проверки эффективности LightPC», - сказал профессор Мёнсу Юнг. Команда подтвердила, что LightPC подтвердил свое выполнение, включив и выключив питание в середине выполнения, продемонстрировав до восьми раз больше памяти, в 4,3 раза более быстрое выполнение приложений и на 73% меньшее энергопотребление по сравнению с традиционными системами.
Профессор Юнг сказал, что LightPC можно использовать в различных областях, таких как центры обработки данных и высокопроизводительные вычисления, чтобы обеспечить большой объем памяти, высокую производительность, низкое энергопотребление и надежность обслуживания.
Как правило, сбои питания в устаревших системах могут привести к потере данных, хранящихся в основной памяти на основе DRAM. В отличие от энергозависимой памяти, такой как DRAM, энергонезависимая память может сохранять свои данные без питания. Хотя энергонезависимая память имеет характеристики более низкого энергопотребления и большей емкости, чем DRAM, энергонезависимая память обычно используется для задачи вторичного хранения из-за ее более низкой производительности записи. По этой причине энергонезависимая память часто используется с DRAM. Однако современные системы, использующие энергонезависимую основную память, испытывают неожиданное снижение производительности из-за сложной микроархитектуры памяти.
Чтобы данные и выполнение сохранялись в устаревших системах, необходимо перенести данные из энергозависимой памяти в энергонезависимую память. Контрольные точки - одно из возможных решений. Он периодически передает данные для подготовки к внезапному сбою питания. Хотя эта технология необходима для обеспечения высокой мобильности и надежности пользователей, контрольные точки также имеют фатальные недостатки. Перемещение данных требует дополнительного времени и энергии и требует процесса восстановления данных, а также перезагрузки системы.
Для решения этих проблем исследовательская группа разработала процессор и контроллер памяти для повышения производительности энергонезависимой памяти. LightPC соответствует производительности DRAM за счет минимизации компонентов внутренней энергозависимой памяти из энергонезависимой памяти, предоставления хосту носителя энергонезависимой памяти (PRAM) и увеличения параллелизма для скорейшего обслуживания оперативных запросов.
Команда также представила технологию операционной системы, которая быстро делает состояния выполнения запущенных процессов постоянными без необходимости создания контрольных точек. Операционная система предотвращает все модификации состояний выполнения и данных, оставляя все выполнения программ бездействующими перед передачей данных, чтобы поддерживать согласованность в течение периода, намного меньшего, чем стандартное время задержки питания, составляющее около 16 минут. Для согласованности, когда питание восстанавливается, компьютер почти сразу восстанавливается и немедленно повторно выполняет все автономные процессы без необходимости процесса загрузки.
Исследователи представят свою работу (LightPC: совместный дизайн аппаратного и программного обеспечения для энергосберегающей полной устойчивости системы) на Международном симпозиуме по компьютерной архитектуре (ISCA) 2022 в Нью-Йорке в июне.