Darllen ac Ysgrifennu a Reolir gan Feddalwedd Lefelau Traul Ar Gyfer Prif Gof Anweddol Anweddol Rhan 1

Mae lefelu traul yn y cof wedi dod yn faes ymchwil pwysig ar gyfer prif atgofion nad ydynt yn gyfnewidiol sy'n dod i'r amlwg dros y blynyddoedd diwethaf. Mae llawer o ddulliau yn y llenyddiaeth yn perfformio lefelu traul trwy ddefnyddio caledwedd arbennig.

Dyfais storio y tu mewn i gyfrifiadur yw'r prif gof. Fe'i defnyddir i storio data dros dro. Gellir ei ddarllen a'i ysgrifennu'n uniongyrchol gan y CPU ac mae'n rhan anhepgor o'r system gyfrifiadurol. Mewn cyferbyniad, mae cof yn strwythur niwronaidd yn yr ymennydd dynol ac mae'n organ sy'n gyfrifol am storio ac adalw gwybodaeth. Er bod y prif gof a'r cof yn wahanol yn gorfforol ac yn swyddogaethol, mae rhai cysylltiadau a thebygrwydd rhyngddynt.

Yn gyntaf oll, mae prif gof a chof ill dau yn ddyfeisiau storio pwysig. Gall y prif gof storio cyfarwyddiadau rhaglen a data dros dro i ddiwallu anghenion darllen ac ysgrifennu'r CPU. Cof yw un o'r prif organau yn yr ymennydd dynol sy'n gyfrifol am storio ac adalw gwybodaeth, a all helpu bodau dynol i ganfod a deall y byd i raddau. Mae gan y ddau fath o gof nodweddion effeithlonrwydd uchel, cyflymder a sefydlogrwydd, a all wella effeithlonrwydd meddwl cyfrifiaduron a phobl.

Yn ail, mae angen hyfforddi a chryfhau'r prif gof a'r cof yn gyson. Mae angen darllen ac ysgrifennu'r prif gof yn barhaus i sicrhau gweithrediad arferol y system gyfrifiadurol, ac mae angen ei optimeiddio a'i ehangu hefyd i gwrdd â'r galw cynyddol. Mae angen ysgogi a hyfforddi'r cof yn gyson hefyd, y gellir ei wella trwy ddarllen, dysgu ac ymarfer corff. Dim ond trwy gryfhau parhaus y gall prif gof a chof wasanaethu cyfrifiaduron a bodau dynol yn well.

Yn olaf, mae angen rheoli a chynnal y prif gof a'r cof yn iawn. Mae angen glanhau'r prif gof a'i optimeiddio'n rheolaidd i leihau data sothach a gwella perfformiad, er mwyn osgoi problemau megis rhewi a rhewi systemau cyfrifiadurol oherwydd gormod o ddata sothach. Mae cof yn gofyn am adalw a threfnu gwybodaeth yn aml i atal gwybodaeth rhag cael ei hanghofio a'i drysu. Dim ond fel hyn y gall prif gof a chof wasanaethu cyfrifiaduron a bodau dynol yn well.

I grynhoi, er bod y prif gof a'r cof yn wahanol yn gorfforol ac yn swyddogaethol, mae rhai cysylltiadau a thebygrwydd rhyngddynt hefyd. Trwy hyfforddiant gwell, rheolaeth resymol, a chynnal a chadw, gallwn chwarae eu rolau yn well a hyrwyddo datblygiad deallusrwydd cyfrifiadurol a dynol. Gellir gweld bod angen i ni wella cof, a gall Cistanche wella cof yn sylweddol oherwydd bod Cistanche yn feddyginiaeth draddodiadol Tsieineaidd gyda llawer o effeithiau unigryw, ac un ohonynt yw gwella cof. Daw effeithiolrwydd Cistanche o'r gwahanol gynhwysion gweithredol y mae'n eu cynnwys, gan gynnwys asid tannig, polysacaridau, glycosidau flavonoid, ac ati, a all hyrwyddo iechyd yr ymennydd mewn sawl ffordd.

Cliciwch gwybod 10 ffordd i wella cof

Gan mai dim ond o fynediadau ysgrifennu y mae'r rhan fwyaf o atgofion nad ydynt yn gyfnewidiol yn diflannu, mae'r ymagweddau arfaethedig yn y llenyddiaeth hefyd fel arfer yn ceisio lledaenu mynediadau ysgrifennu yn eang dros holl ofod y cof.

Fodd bynnag, mae rhai atgofion nad ydynt yn gyfnewidiol hefyd yn diflannu o fynediadau darllen, oherwydd bod pob darlleniad yn achosi datrysiad ysgrifennu dilynol sy'n seiliedig ar access.Software yn gweithredu o'r cais neu lefel y cnewyllyn yn unig, lle gwireddir mynediad darllen ac ysgrifennu gyda gwahanol gyfarwyddiadau a semanteg. Felly mae angen gwahanol fecanweithiau i drin darlleniadau ac ysgrifennu ar lefel meddalwedd.

Yn gyntaf, rydym yn dylunio dull o fras ddarllen ac ysgrifennu mynediad i'r cof i ganiatáu lefelu traul bras sy'n ymwybodol o heneiddio yn absenoldeb caledwedd arbennig, gan ddarparu'r wybodaeth oedran.

Yn ail, rydym yn darparu atebion penodol i ddatrys mannau poeth mynediad o fewn y cod rhaglen a luniwyd (segment testun) ac ar y pentwr cais. Yn ein gwerthusiad, rydym yn amcangyfrif oedran y gell trwy gyfrif cyfanswm y mynediadau fesul cell.

Mae'r canlyniadau'n dangos bod defnyddio ein holl ddulliau yn gwella hyd oes y cof hyd at ffactor o 955 ×.

Cysyniadau DASA: • Trefniadaeth systemau cyfrifiadurol → Systemau wedi'u mewnblannu; • Caledwedd → Cof a storfa drwchus.

Geiriau ac Ymadroddion Allweddol Ychwanegol: Cof anweddol, lefelu traul, darllen-ddinistriol, brasamcan o oedran.

1 RHAGYMADRODD

Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae cof anweddol (NVM) wedi'i ystyried fel dewis arall yn lle DRAMor SRAM ar gyfer cof. Oherwydd nifer o anfanteision (ee, dygnwch celloedd is), mae strategaethau cynnal a chadw wedi'u cynnig yn y llenyddiaeth i oresgyn yr effeithiau.

Mae oes cof yn fater hollbwysig pan ystyrir NVMs oherwydd gallant grebachu i oriau neu hyd yn oed funudau pan na wneir unrhyw waith cynnal a chadw [5, 9]. Felly, mae strategaethau lefelu traul yn ceisio ymestyn oes y cof i'r eithaf trwy bwysleisio pob cell cof yn gyfartal dros amser.

Gellir categoreiddio strategaethau lefelu traul fel strategaethau sy'n ymwybodol o heneiddio a strategaethau nad ydynt yn ymwybodol o heneiddio, lle mae strategaethau sy'n ymwybodol o heneiddio yn ymchwilio i'r oesoedd celloedd presennol i wneud penderfyniadau lefelu traul digonol.

Mae hyn yn gofyn am wybodaeth fanwl gywir am oedrannau celloedd, y gellir eu casglu naill ai o galedwedd arbennig neu y gellir eu brasamcanu gan feddalwedd. Mae strategaethau nad ydynt yn ymwybodol o heneiddio, mewn cyferbyniad, yn seilio eu penderfyniadau lefelu traul ar fecanweithiau eraill (ee, ar hap). Mae'r rhan fwyaf o strategaethau sy'n ymwybodol o heneiddio a heb fod yn ymwybodol o heneiddio fel arfer yn targedu mynediadau ysgrifennu, oherwydd dim ond ysgrifennu mynediadau sy'n treulio'r celloedd cof ar gyfer y rhan fwyaf o fathau NVM. Mae rhai NVMs, fel Ferroelectrig RAM (FeRAM), hefyd yn ddarllen-ddinistriol [18].

Mae hyn yn golygu bod pob mynediad darllen hefyd yn treulio'r gell cof. Ar gyfer FeRAM, y rheswm yw bod darllen accesses yn trosysgrifo gwerth cyfredol y gell ac felly mae'n rhaid ei ailgodi wedyn [18]. Felly, mae mynediad everyread yn arwain at fynediad ysgrifennu dilynol awtomatig i'r gell. Mae'r rheolydd cof yn sbarduno'r broses hon yn ystod pob mynediad darllen.

O ganlyniad, mae'n rhaid ystyried mynediadau darllen gyda'r un effaith â mynediadau ysgrifennu wrth lefelu traul os defnyddir atgofion darllen-ddinistriol o'r fath. Er nad yw hyn yn awgrymu gwahaniaeth sylweddol ar lefel y caledwedd (yn enwedig lefelu traul yn seiliedig ar galedwedd), oherwydd yn syml gellir ymestyn caledwedd i olrhain mynediad darllen fel rhan o'r lefelu traul, mae'n gwneud hynny ar lefel y meddalwedd. Os gwireddir lefel traul mewn meddalwedd, mae olrhain a chyfrif mynediadau darllen yn wahanol i fynediadau ysgrifennu.

Mae mynediadau darllen ac ysgrifennu yn digwydd gyda gwahanol semanteg ar lefel meddalwedd, ac yn wir mae yna ddata "darllen yn unig" amrywiol yn y mwyafrif o raglenni. Felly, mae'n rhaid ystyried y gwahanol semanteg wrth ddylunio datrysiadau sy'n seiliedig ar feddalwedd.

Yn yr erthygl hon, rydym yn astudio dyluniad lefelu traul a reolir gan feddalwedd, lle rydym yn ymchwilio i ddyluniad a defnydd brasamcanion oedran ar gyfer lefelu traul sy'n ymwybodol o heneiddio yn absenoldeb caledwedd arbennig. Yn ôl ein mecanwaith a reolir gan feddalwedd, rydym trwy hyn yn dynodi datrysiad nad yw'n gwbl annibynnol ar y caledwedd sylfaenol ac sy'n dal i fod angen set benodol o nodweddion system.

Werather ystyried atebion, sy'n ffurfweddu cydrannau caledwedd sydd ar gael yn gyffredin o lefel y meddalwedd ac felly y gellir eu gweithredu ar lefel meddalwedd systemau o'r radd flaenaf yn unig. Yn fwy penodol, mae ein datrysiad yn gofyn am MMU a chownteri perfformiad, sydd i'w gweld mewn llawer o broseswyr ceisiadau diweddar.

Nid yw'r datrysiad, fodd bynnag, yn cynnig addasu'r caledwedd a grybwyllwyd uchod ond dim ond yn ei reoli a'i ffurfweddu o'r lefel feddalwedd i gyflawni'r nodau lefelu traul.

Ni ddylai datrysiad sy'n seiliedig ar feddalwedd yn gyffredinol fod yn ffafriol dros ddatrysiad sy'n seiliedig ar galedwedd ond yn hytrach mae'n cynnig datrysiad lefelu traul ar gyfer systemau lle nad yw'r cymorth caledwedd gofynnol yn cael ei weithredu, naill ai at y diben i arbed gofod sglodion neu oherwydd bod caledwedd y system eisoes wedi'i ffurfweddu. .

Rydym yn ymdrin ymhellach â dylanwad dinistriol mynediadau darllen ac ysgrifennu o fewn ein dull, fel y gellir targedu NVMs darllen-ddinistriol hefyd. Yn gyntaf, rydyn ni'n dylunio lefelu traul sy'n ymwybodol o heneiddio sy'n heneiddio, lle rydyn ni'n samplu mynediadau darllen ac ysgrifennu i'r prif gof gyda chymorth cownteri perfformiad a chaniatâd mynediad cof.

Mae hyn yn rhoi brasamcan ystadegol i ni o'r dosbarthiad mynediad darllen ac ysgrifennu. Bwydo'r brasamcan hwn yn algorithm lefelu traul ar sail tudalennau cof rhithwir, sy'n ail-fapio'r tudalennau cof corfforol y tu ôl i'r tudalennau cof rhithwir mewn modd sy'n ymwybodol o heneiddio.

Fel orthogonal, rydym yn dylunio ymhellach lefelu traul mân nad yw'n ymwybodol o heneiddio, sy'n datrys mannau poeth mynediad trwchus o fewn tudalennau cof. Mae'r segment pentwr cais yn wynebu mannau poeth dwys o fynediadau darllen ac ysgrifennu trwchus, tra bod cod rhaglen a luniwyd (hy, yn y segment testun) yn wynebu mannau poeth darllen yn unig.

Gan dargedu hyn, rydym yn cynnig mecanwaith sy'n symud y pentwr a'r segment testun yn gylchol gyda gwrthbwyso bach trwy'r cof corfforol tra bod gweithrediad cywir y rhaglen yn cael ei sicrhau. Ar y cyd â'r lefelu traul bras-grainedaging-ymwybodol blaenorol, rydym yn cyflawni y pen draw traul-lefelu cof, hyd yn oed ym mhresenoldeb aread-ddinistriol prif gof.

Mae ein cyfraniadau newydd yn cynnwys y canlynol:

• Brasamcan darllen ac ysgrifennu ar-lein i ganiatáu cyfnewid tudalennau bras ynghylch mynediad darllen ac ysgrifennu.

• Lefeliad traul manwl ar gyfer y segment pentwr er mwyn osgoi mannau poeth ysgrifennu a darllen. Mae'r stac yn cael ei symud yn gylchdro tra bod cywirdeb yr awgrymiadau yn cael ei gynnal.

• Lefeliad traul manwl ar gyfer y segment testun i osgoi mannau poeth darllen. Mae'r dull hwn yn symud y segment testun yn gylchdro i ledaenu mannau poeth darllen trwy ardal cof mwy.

2 GWAITH CYSYLLTIEDIG

Dros y degawdau diwethaf, cynigiwyd sawl dull ar gyfer lefelu traul yn y cof ar gyfer NVM. Gellir categoreiddio'r dulliau hyn ar sail meini prawf gwahanol.

Yn gyntaf, mae yna ddulliau ymwybyddiaeth heneiddio [1, 2, 4-6, 11, 15, 17, 20, 24], sy'n cymryd oedran presennol y gell i ystyriaeth i lefelu dillad cymhwyso. Mewn cyferbyniad, mae ymagweddau ar hap [5, 19, 24] yn cymhwyso lefelu traul mewn modd cylchol neu neunod.

Mae'r ddau ddull yn aml yn cael eu cyfuno i gyflawni gronynnau mân lefelu traul ar hap y tu mewn i flociau cof, tra bod dull sy'n ymwybodol o heneiddio yn cael ei ddefnyddio i dargedu'r blociau cof bras hyn.

Mae'r gronynnedd hefyd yn amrywio o ddarnau sengl [3, 23] dros linellau celc [19, 24] ar gyfer ymagweddau manwl at dudalennau cof [1, 2, 5, 6, 20] neu hyd yn oed segmentau cof mwy [22, 24] ar gyfer bras. Nid yw rhai dulliau yn seiliedig ar ail-fapio'r cynnwys cof corfforol trwy haen tynnu, ond maent yn bachu i'r broses o ddyrannu cof y system weithredu i gymhwyso dillad-lefelu i'r dyraniad cof [1, 15, 20].

Mae Li et al. [15] hefyd yn cynnig defnyddio dogn gof a neilltuwyd, pryd bynnag y gelwir swyddogaeth, ar gyfer cof pentwr swyddogaeth i ardal gwisgo-lefel thestack.

2.1 Lefelu Traul sy'n Ymwybodol o Heneiddio

Roedd Gogte et al. [6] cynnig dull lefelu traul bras-grawn meddalwedd yn unig drwy ddefnyddio brasamcan sampl o'r dosraniad ysgrifennu. Maent yn gwneud defnydd o alluoedd dadfygio uwch, megis Samplo ar sail Digwyddiad Prosesydd Intel (PEBS), sy'n caniatáu iddynt samplu'r ceisiadau ysgrifennu o'r CPU. Fodd bynnag, anaml y gellir dod o hyd i'r galluoedd dadfygio hyn mewn systemau wedi'u mewnosod a chaledwedd â chyfyngiadau adnoddau.

Mae pob dull arall sy'n ymwybodol o heneiddio yn dibynnu ar y wybodaeth ysgrifennu-gyfrif gyfredol o'r thema. Mae'r rhan fwyaf o ddulliau gweithredu yn cyflwyno caledwedd arbenigol i'r rheolydd cof i gasglu'r wybodaeth ysgrifennu-gyfrif, nad yw ar gael mewn systemau sydd ar gael yn gyffredin ac a allai fod yn anodd ei gwireddu.

Roedd Dong et al. [4] defnyddio olrhain cof wedi'i recordio all-lein i amcangyfrif y dosbarthiad ysgrifennu, sy'n cyfyngu ar y dull o ymdrin ag is-set o gymwysiadau adnabyddus yn unig.

2.2 Darllen Gwisgo Lefelau

Hyd y gwyddom, nid oes unrhyw algorithmau pwrpasol ar gyfer lefelu traul darllen mewn NVMs darllen-ddinistriol. Fodd bynnag, mae dulliau sy'n seiliedig ar galedwedd nad ydynt yn ymwybodol o heneiddio neu sy'n penderfynu'n uniongyrchol yn seiliedig ar draul pob cell yn gydnaws ag atgofion darllen-ddinistriol yn ddiofyn.

Os amcangyfrifir y traul o'r cyfrif ysgrifennu, gellid ei amcangyfrif hefyd o'r cyfrif darllen ac ysgrifennu gyda'i gilydd. Mae hyn yn awgrymu y gall algorithmau cydadwaith caledwedd-meddalwedd gael amcangyfrif traul cywir trwy ymestyn y caledwedd i gyfrif mynediadau darllen.

Cyn belled â bod mecanweithiau generig (ee, ail-fapio tudalennau cof rhithwir) yn cael eu defnyddio [1, 2], mae'r addasiadau i'r algorithmau yn fach iawn. Mewn cyferbyniad, pan ddefnyddir mecanweithiau penodol (ee, dyraniad pentwr neu ddyraniad stac) ar gyfer lefelu traul [14, 15, 20], yna ni ellir integreiddio lefelu traul darllen yn hawdd. Felly, mae angen mecanwaith arbennig arall ar gyfer darllen lefelu traul yn yr achosion hynny.

Yn ogystal, ar gyfer algorithmau sy'n anfon gyda'u brasamcan ysgrifennu [6, 9, 12], mae'n rhaid ychwanegu brasamcan darllen arbenigol. Hyd eithaf ein gwybodaeth, dyma'r gwaith cyntaf i gynnig mynediad darllen-ac-ysgrifennu cof a reolir gan feddalwedd brasamcan nad yw'n dibynnu ar alluoedd dadfygio arbennig.

At hynny, darperir algorithmau penodol, sy'n gweithredu ar ddata sy'n benodol i gymwysiadau (pentwr a thestun), lle mae'r algorithm ar gyfer testun wedi'i neilltuo ar gyfer mynediad darllen yn unig.

3 SYSTEM TARGED

Yn yr adran hon, yn gyntaf rydym yn edrych ar osod targed nodweddiadol ein dulliau arfaethedig. Er nad ydym yn cyfyngu ein dulliau i fathau penodol o NVM, rydym yn ystyried priodweddau penodol o ran traul. Tybiwn fod unrhyw addasiad cell yn gwisgo cell yn gyfartal.

Ymhellach, nid ydym yn rhagdybio ysgrifennu ailadroddol, ac felly mae nifer y mynediadau cof yn cyfateb i'r cof yn llinol oes. Yn ein dull arfaethedig, rydym yn targedu NVMs ysgrifennu-ddinistriol, yn ogystal â darllen-ddinistriol, trwy weithredu ychwanegiad ar gyfer NVMs darllen-ddinistriol.

Er efallai nad mewn un math NVM yn unig y ceir yr eiddo darllen-ddinistriol, mae FeRAM yn enghraifft amlwg o NVM o'r fath. Fodd bynnag, nid yw hyn yn awgrymu bod ein dull wedi'i gyfyngu i FeRAM; gellid ei gymhwyso hefyd ar NVM di-ddarllen-ddinistriol, er enghraifft, trwy beidio â galluogi'r lefelu traul darllen.

Mae priodwedd darllen-ddinistriol FeRAM yn deillio o'r ffaith bod y weithdrefn ddarllen (hy, synhwyro gwerth cell) yn trosysgrifo'r gell [13, 18]. Yn ystod y llawdriniaeth ddarllen, mae maes trydan yn cael ei gymhwyso i gell FeRAM, ac mae'r taliadau a drosglwyddir yn cael eu mesur, sy'n polareiddio'r gell. Cynnal cyflwr gwreiddiol y gell ar ôl darllen, mae'n rhaid ysgrifennu'r hen werth i'r gell eto.

Mae'r mynediad ysgrifennu dilynol angenrheidiol hwn yn gwneud FeRAM yn ddarllenadwy. Fel y system darged, rydym yn ystyried systemau sydd wedi'u mewnosod mewn amgylcheddau lle mae adnoddau'n gyfyngedig, sy'n gorfod cyflawni tasgau cymhleth ac felly rhedeg meddalwedd cymhleth hefyd.

Gellir dod o hyd i'r math hwn o system mewn rheolyddion modurol neu gymwysiadau awyrofod. Mae eu harfogi â NVM yn ddymunol i gynyddu gallu thema am gostau isel tra'n cynnal defnydd isel o ynni. Yn y canlynol, rydym yn cwmpasu ein system darged o ran (1) yr hierarchaeth storfa a (2) y pensaernïaeth cof cyffredinol.

For more information:1950477648nn@gmail.com