Darllen ac Ysgrifennu a Reolir gan Feddalwedd Lefelau Traul Ar Gyfer Prif Gof Anweddol Anweddol Rhan 2

Mae'r dosbarth o systemau a ystyriwyd fel arfer yn darparu llawer o nodweddion sydd hefyd ar gael mewn cyfrifiaduron bwrdd gwaith arferol. Er enghraifft, defnyddir MMU cyflawn a chof rhithwir yn aml i ynysu gofod cyfeiriad sawl tasg oddi wrth ei gilydd neu i gyfyngu ar fynediad caledwedd.

Cof rhithwir yw un o'r cysyniadau pwysicaf mewn systemau gweithredu cyfrifiadurol. Mae'n caniatáu i gyfrifiaduron ddefnyddio gofod disg caled fel cof estynedig fel y gellir dal i weithredu rhaglenni mwy pan nad yw'r cof yn ddigonol. Mae cof rhithwir yn perthyn yn agos i gof cyfrifiadurol.

Mae cof cyfrifiadurol yn gyfyngedig. Os nad oes gennym fecanwaith fel cof rhithwir, yna pan nad yw'r cof yn ddigonol, ni allwn ond rhoi'r gorau i gyflawni'r rhaglen neu orfodi rhai cymwysiadau i gau. Mae ymddangosiad cof rhithwir wedi lleddfu'r broblem hon yn fawr. Trwy'r gofod cof a ddarperir gan gof rhithwir, gall y cyfrifiadur symud y rhannau nas defnyddiwyd o'r cof i'r ddisg galed yn unol â rheolau penodol. Yn y modd hwn, gall y cyfrifiadur ehangu'r cof i'w ddefnyddio heb gynyddu'r cof corfforol, gan ganiatáu inni barhau i ddefnyddio rhaglenni mwy a mwy.

Mae'r mecanwaith hwn yn rhoi cyfleustra gwych i ni. Nid oes rhaid i ni ofalu gormod am galedwedd ein cyfrifiadur. Cyn belled â'n bod yn rhedeg y rhaglen o fewn terfynau cof rhithwir, hyd yn oed os yw ein cof corfforol yn fach iawn, gall ein cyfrifiadur redeg amrywiaeth o wahanol raglenni, ac nid oes angen poeni am orlif cof a phroblemau eraill.

Gellir dweud bod ehangu cof yn y cyfrifiadur yn angenrheidiol iawn. Mae cof rhithwir yn rhoi ateb gwell i ni. Ar yr un pryd, mae hefyd yn caniatáu inni wneud defnydd gwell o ddyfeisiau eraill megis disgiau caled, a thapio potensial cyfrifiaduron yn llawn. Nid oes amheuaeth bod y berthynas rhwng cof rhithwir a chof yn anwahanadwy. Mae ymddangosiad cof rhithwir yn rhoi'r posibilrwydd i ni wneud mwy o ddefnydd o galedwedd cyfrifiadurol heb aberthu effeithlonrwydd gweithredu cyfrifiaduron. Gellir gweld bod angen i ni wella cof. Gall Cistanche wella cof yn sylweddol oherwydd bod ganddo effeithiau gwrthocsidiol, gwrthlidiol a gwrth-heneiddio, a all helpu i leihau ocsidiad ac adweithiau llidiol yn yr ymennydd, a thrwy hynny amddiffyn iechyd y system nerfol. Yn ogystal, gall Cistanche hefyd hyrwyddo twf ac atgyweirio celloedd nerfol, a thrwy hynny wella cysylltedd a swyddogaeth rhwydweithiau niwral. Gall yr effeithiau hyn helpu i wella cof, gallu dysgu, a chyflymder meddwl, a gallant hefyd atal camweithrediad gwybyddol a chlefydau niwroddirywiol rhag digwydd.

Cliciwch gwybod ffyrdd i wella gweithrediad yr ymennydd

Fodd bynnag, nid yw hyn yn awgrymu bod hierarchaeth storfa lawn yn bosibl ac yn ddefnyddiol. Mae amledd cloc y systemau hyn fel arfer wedi'i osod i rai cannoedd o megahertz i leihau'r defnydd o bŵer.

Mae cuddni mynediad cof yn dod yn llai hanfodol o dan yr amod hwn beth bynnag, ac ni fyddai celc yn gwella'r sefyllfa lawer ond byddai'n defnyddio ardal sglodion pellach.

Yn ogystal, er mwyn gwarantu'r amseroedd gweithredu gwaethaf, efallai y bydd cof scratchpad yn cael ei ffafrio yn hytrach na caches. Felly, mae'r traul cof yn cael ei leihau ar gyfer y rhanbarthau cof sy'n cael eu cwmpasu gan y cof scratchpad, ond nid ar gyfer y rhanbarthau eraill.

Mae angen mecanwaith lefelu traul o hyd ar y rhanbarthau hyn sy'n weddill. Yn yr erthygl hon, rydym yn canolbwyntio ar yr achos gwaethaf bod angen lefelu traul ar bob rhanbarth cof. Oherwydd y rhesymau a grybwyllwyd yn flaenorol, mae ein system darged yn cynnwys prosesydd wedi'i fewnosod gyda MMU llawn, cof rhithwir, a dim caches. Er mwyn goresgyn anfanteision mathau unigol o atgofion (ee, oes NVMs neu anweddolrwydd SRAMs), mae sawl system yn gweithredu pensaernïaeth cof hybrid [7].

Ar gyfer y systemau hyn, mae mwy nag un math o gof wedi'i gysylltu â'r CPU (ee, FeRAM a SRAM) ac wedi'i fapio i ofod cyfeiriad y CPU. Yna gall y system weithredu a'r cymhwysiad benderfynu'n weithredol pa gynnwys cof y dylid ei roi ym mha gof, trwy ei storio yn y rhanbarth cyfeiriad cyfatebol.

Fodd bynnag, yn y gwaith hwn, dim ond un NVM a dybiwn fel y prif gof yn y system a'r datrysiad datblygu ar gyfer pob segment cof a ddyrennir i'r prif gof hwn am ddau reswm.

Yn gyntaf, os oes hierarchaeth cof hybrid gydag atgofion amrywiol, gellir cymhwyso mecanweithiau cynnal a chadw priodol ar gyfer atgofion eraill ar wahân. Yna rydym yn dal i ddarparu mecanwaith lefelu traul ar gyfer y rhan NVM.

Yn ail, hyd yn oed os oes hierarchaeth cof hybrid ar gael, efallai y bydd yn rhaid i'r dyraniad o segmentau cof ufuddhau i nifer o gyfyngiadau, sy'n ei gwneud hi'n amhosibl mapio mympwyol. Mae Oursolution yn darparu mecanwaith i wella oes mapio penodol o segmentau cof.

Gan fod ein dulliau arfaethedig yn seiliedig ar feddalwedd, mae angen iddynt redeg mewn haen debyg i system weithredu i gael rheolaeth freintiedig dros y rhaglen redeg. Hyd yn oed os nad yw system weithredu lawn yn bresennol ar gyfer systemau bach sydd wedi'u mewnosod, mae angen haen feddalwedd denau i reoli'r caledwedd, rheoli gweithdrefnau cychwyn, a rheoli'r llif rheoli.

Gellir gweithredu ein dulliau mewn system weithredu sylfaenol o'r fath hefyd. Er ein bod yn canolbwyntio ar y dosbarth system darged a ddisgrifir trwy gydol y gwaith hwn, mae ein dulliau yn dal yn berthnasol i systemau eraill gydag addasiadau priodol. Ar gyfer systemau mwy gyda caches, er enghraifft, byddai'n rhaid gwahaniaethu'n iawn wrth drawiadau a methiannau gan nad yw'r cyntaf yn gwisgo'r cof ond mae'r olaf yn gwisgo'r cof.

3.1 Llwyfan Gweithredu

Gan ein bod yn asesu ein dulliau gweithredu o ran eu hansawdd lefelu traul yn y gwerthusiad, rydym yn defnyddio llwyfan ar gyfer ein gweithredu lle gallwn dynnu'r oedran yn union (hy, cyfanswm y mynediadau fesul cell cof).

Rydym yn defnyddio'r fframwaith system lawn sy'n seiliedig ar efelychiad o'n gwaith blaenorol [10]. Mae'r fframwaith hwn yn rhedeg yr efelychydd gem5 mewn cyfuniad â'r NVMainplugin ar gyfer efelychiadau NVM a system weithredu arbennig, sy'n caniatáu gwahanu cymhwysiad a chof y system weithredu yn sydyn. Mae NVMain yn allbynnu ffeil olrhain ar gyfer pob efelychiad sy'n cynnwys gwybodaeth fanwl gywir am bob mynediad cof (hy mynediad darllen ac ysgrifennu).

Yn ddiweddarach yn y gwaith hwn, disgrifiwn ein gweithrediad o strategaethau lefelu traul. Fe wnaethom weithredu'r strategaethau hyn ar gyfer y system weithredu metel noeth, gan redeg yn y fframwaith efelychu hefyd. efelychiad gyda lefelu traul wedi'i alluogi.

Rydym yn ailddefnyddio'r cymwysiadau meincnod ymhellach [10], gan fod y cod ar gael yn uniongyrchol gyda'r fframwaith efelychu. Serch hynny, mae ein technegau lefelu traul yn annibynnol ar bensaernïaeth y CPU, ac mae'r gweithrediad a'r gwerthusiad concrit yn cael ei wneud ar gyfer prosesydd cymhwysiad did ({3}} did ARM (ARMv8) yn seiliedig ar ARM oherwydd yr efelychydd cof [10].

Sylwch fod angen sawl manylyn gweithredu penodol ar gyfer gweithredu concrid ar bensaernïaeth CPU benodol, a nodir hefyd yn yr erthygl hon. Fodd bynnag, gellir ail-weithredu'r manylion hyn ar bensaernïaeth CPU eraill.

4 DADANSODDIAD PROBLEMAU

Er mwyn dangos yr angen am lefelu traul ac i gyfiawnhau lefelu traul ar gyfer rhanbarthau penodol, rydym yn dadansoddi ymddygiad mynediad cof set o gymwysiadau meincnod yn yr adran hon ac yn trafod y dylanwad ar oes cof. Cyflwynir y cymwysiadau meincnod yn fanwl yn y canlynol:

• Mae Dijkstra yn rhan o gyfres MiBench [8] ac mae'n cyfrifo'r llwybrau byrraf mewn graff yn unol ag algorithm Dijkstra. Arbenigedd y meincnod hwn yw bod camau'r algorithm yn cael eu rheoli mewn ciw, sy'n cael ei storio yn y segment data.

• mae datrys yn rhan o'r gosodiad efelychiad NVM [10] ac mae'n datrys system o hafaliadau llinol yn ôl yr algorithm dileu Gaussian. Mae'r meincnod hwn yn addasu ei ddata mewnbwn yn uniongyrchol.

• mae hi hefyd yn rhan o gyfres MiBench [8] ac yn cyfrifo'r stwnsh SHA o ddata mewnbwn penodol.

• Mae qsort yn rhan o'r gosodiad efelychiad NVM [10] ac mae'n gweithredu algorithm Thequicksort dro ar ôl tro. Felly, nid yn unig y caiff y data mewnbwn ei addasu, ond mae'r segment pentwr hefyd yn cael ei ddefnyddio'n ddwys.

• mae rijndael yn rhan o gyfres ddiogelwch MiBench [8] ac mae'n amgryptio data mewnbwn a roddir gydag algorithm theRijndael. Ar gyfer y meincnod hwn, nid yw'r mewnbwn yn cael ei ddarllen o ffeil ond mae'n cael ei ddarllen o ardal yn y segment data ei hun.

• Mae crc32 hefyd yn rhan o gyfres ddiogelwch MiBench [8] ac mae'n cyfrifo gwiriadau crc ar ddata mewnbwn a roddir

Gan ein bod yn targedu dwy senario gwahanol - systemau NVM darllen-distrywiol a rhai nad ydynt yn darllen-distrywiol - rydym yn dadansoddi'r ddwy sefyllfa. Ar gyfer systemau NVM annistrywiol, rydym yn ymchwilio i gyfanswm nifer y mynediadau ysgrifennu fesul cell cof, ac ar gyfer systemau NVM darllen-ddinistriol, rydym yn ymchwilio i'r nifer cronedig o fynediadau darllen ac ysgrifennu fesul cell cof. Rydym yn gweithredu'r cymwysiadau meincnod fel y disgrifiwyd yn gynharach ac yn dangos y patrymau mynediad cof canlyniadol yn Ffigurau 1 a 2.

Rydym yn arsylwi bod mynediadau cof yn digwydd ar gyfraddau gwahanol ar gelloedd cof y gwahanol ranbarthau cof. Yn gyffredinol, er gwaethaf rhanbarthau mawr â phatrymau mynediad unffurf, gellir dod o hyd i fannau poeth mynediad trwchus.

Mae'r mannau poeth hyn yn cael dylanwad aruthrol ar oes y cof, oherwydd dim ond ychydig o gelloedd sy'n treulio'n ddwys, tra nad yw celloedd eraill yn cael eu defnyddio o gwbl. Pe bai'r mynediadau hyn yn cael eu dosbarthu'n well, byddai'r oes yn cynyddu'n sylweddol.

Ar gyfer NVMs nad ydynt yn ddarllenadwy (Ffigur 1), mae mannau poeth ysgrifennu trwchus i'w cael yn bennaf yn y pentwr, sy'n deillio o'r cof stac ffordd a ddefnyddir. Mae pob rhanbarth arall yn wynebu llai o fannau ysgrifennu poeth. Ar gyfer NVMs darllen-ddinistriol, gellir dod o hyd i fannau poeth darllen hefyd yn y rhanbarthau testun, oherwydd bod y cod rhaglen a luniwyd yn byw yn y rhanbarth hwn ac yn cael ei ddarllen wrth ei gyflawni.

Yn gyffredinol, rydym yn diddwytho dau amcan ar gyfer ein algorithmau lefelu traul. Yn gyntaf, mae'n rhaid canfod y rhanbarthau sydd â gwahanol amleddau mynediad yn iawn yn ystod amser rhedeg a rhaid eu hadleoli i ranbarthau cof eraill, yn ôl amlder mynediad. Rydym yn cynnig algorithm lefelu traul sy'n ymwybodol o raen bras, er mwyn cyflawni'r amcan hwn.

Yn ail, mae angen datrys y mannau poeth mynediad trwchus yn y fath fodd fel bod y mynediadau yn cael eu lledaenu dros ranbarth mwy o gelloedd cof. Mae hyn yn lleihau straen celloedd sengl ac yn lleihau'r traul i ardal fwy ar gyfartaledd. Rydym yn cynnig dau ateb manwl i gyflawni hyn: un ar gyfer y segment pentwr ac un arall ar gyfer y segment testun.

5 LEFEL Gwisgo GRAS-GRAWN

Yn yr adran hon, rydym yn manylu ar y lefelu traul graen bras sy'n ymwybodol o heneiddio. Er mwyn asesu oedran cell cof, mae'n rhaid olrhain ymddygiad mynediad cof. Os na all y caledwedd olrhain yr ymddygiad mynediad presennol ac nad oes unrhyw olrhain cof yn hysbys ar gyfer y rhaglen redeg, ni ellir defnyddio technegau sy'n ymwybodol o heneiddio yn ddiofyn.

Er mwyn goresgyn y mater hwn, rydym yn gyntaf yn cynnig techneg brasamcanu mynediad-dosbarthu a reolir gan feddalwedd, sy'n amcangyfrif dosbarthiad mynediad thema (hy, y cyfrif ysgrifennu a darllen i ranbarthau cof maint sefydlog) gan ddefnyddio cymorth caledwedd sydd ar gael yn gyffredin yn unig (hy, MMU, cownteri perfformiad , ac yn torri ar draws).

Gweithredir y brasamcan mynediad hwn fel gwasanaeth system yn yr amgylchedd amser rhedeg (ee, y system weithredu). Gellir darparu'r brasamcaniad mynediad-dosbarthiad wedyn fel mewnbwn i algorithm lefelu traul sy'n ymwybodol o heneiddio.

5.1 Samplu Mynediad Ysgrifennu

Fel y cyflwynwyd eisoes, y cam cyntaf tuag at lefelu traul bras a reolir gan feddalwedd yw brasamcan cywir o'r dosbarthiad mynediad cof. Er bod cipio'r brasamcan hwn ar gyfer mynediadau ysgrifennu a darllen yn debyg ar y cyfan, rydym yn cyflwyno cipio'r brasamcan ysgrifennu yn y manylion yn gyntaf. Yn dilyn hynny, rydym yn disgrifio'r camau ychwanegol sydd eu hangen i ddal yr ailamcangyfrif hefyd.

Mae angen sawl cam i gofnodi brasamcan o ddosbarthiad ysgrifennu cymhwysiad ar amser rhedeg. Yn gyntaf, gwnaethom osod gofod cyfartal rhwng sampl pob sampl ysgrifennu y mae mynediad ysgrifennu'r cais yn dal y cyfeiriad targed a'i storio mewn strwythur data priodol.

Mae'r rhif Cwritesample yn pennu gronynnedd amser y dechneg brasamcanu, gan ganiatáu cyfaddawd rhwng cywirdeb a gorbenion a gyflwynir. Ar ôl cipio'r ysgrifen, mae angen ystyried ronynnedd gofodol y strwythur data hefyd.

Mae storio'r cyfrif ysgrifennu amcangyfrifedig ar gyfer pob beit yn cyflwyno gorben storio mawr ac yn arwain at ganlyniadau anfanwl pan fo'r gronynnedd amser yn fras. Yn lle hynny, gall beit fod yn gysylltiedig â blociau cof mwy a chaiff y cyfrifiadau ysgrifennu eu hagregu ar gyfer pob mynediad ysgrifennu i'r blociau hyn. Ar gyfer ein gweithredu, rydym yn agregu'r cyfrif ysgrifennu ar gyfer blociau cof 4-kB, oherwydd bod yr algorithm lefelu traul yn ystyried y gronynnedd hwn (hy, mae'r penderfyniad yn seiliedig ar dudalennau cof).

Gan ddefnyddio rhifydd beit 8- ar gyfer pob bloc, 1512 · mae angen beit maint cof i storio'r dosbarthiad ysgrifennu bras (ee, 2 MB pan fydd 1 GB o'r prif gof yn cael ei dracio).

Mae'r llif manwl o gipio targed pob Cwritesample a mynediad ysgrifennu cof yn gofyn am weithredu dwy dechneg. Yn gyntaf, mae'n rhaid cynhyrchu trap ar ôl pob sampl Cwrite trwy'r mynediad ysgrifennu, ac felly gall gweithredu'r brasamcan gymryd camau. Yn dilyn hynny, mae'n rhaid pennu targed mynediad cofysgrifenedig a'i storio yn y strwythur data.

Nodir y ddau weithrediad yn fanwl wedyn. Er bod y dull gan Gogte et al. [6] yn caniatáu dal ceisiadau CPUwrite yn uniongyrchol ar gyfnodau sampl, mae eu dull yn dibynnu ar allu dadfygio arbenigol.

Mae Ourmethod yn darparu dewis arall sy'n defnyddio nodweddion caledwedd sydd ar gael yn ehangach. Mae Vogland Eckert [21] yn cynnig defnyddio rhifyddion perfformiad i ddadansoddi'n benodol y cyfarwyddiadau ar gyfer cais. Yn yr un modd, rydym yn defnyddio rhifyddion perfformiad i ddadansoddi defnydd cof cymhwysiad, mewn cyferbyniad, fel y disgrifir yn y canlynol.

For more information:1950477648nn@gmail.com