Lecture 1. Introduction and Basics - Carnegie Mellon - Computer Architecture 2015 - Onur Mutlu

1.Hamming Distance: 两个相同长度比特串对应位置的不同位的数量,一般使用 d(x,y) 来表示汉明距离。对两个比特串进行异或运算,统计结果为1的个数就是汉明距离。
 
============= 一个问题:内存独占问题 ============

 

做个实验,core0运行matlab,core1运行gcc,统计它们的运行时长

matlab的运行时长是只运行matlab时的1.07倍

gcc的运行时长是只运行gcc时的3.04倍

为什么呢?

 

 

 

在matlab和gcc的内存访问请求发送到 DRAM Controller 时,由于Matlab的内存访问请求具有高度 locality,因此内存控制器会优先处理Matlab的内存访问请求(性能优化)

 

 

 

如图是一种很经典的内存访问优化方法,使用 Row Buffer 读取 DRAM,一次读取一行。

当下一个内存访问请求到来时,如果属于同一行内存,直接从 Row buffer 拿出去

如果不是属于同一行内存,那么Row buffer 就要重新从 DRAM 读取内容

在外面,DRAM controller,或者别的什么东西,会对内存访问请求进行排序,来优化内存访问速度。

 

因此,可以料想,gcc的内存访问请求被DRAM controller往后排序了,因此gcc会慢得多

 

但这种性能优化策略也会带来问题:如下

 

这是内存独占。

 

 

 

由于STREAM程序的row buffer locality远比RANDOM程序要好,因此DRAM controller总是优先处理STREAM的内存访问请求,因此STREAM某种程度上成为了RANDOM的DDOS攻击

 

当然了,这种情形有一个前提:Memory Request Buffer 要足够大

 

======== 另一个问题:DRAM的Refresh Overhead =============

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DRAM的刷新时间被设置成了64ms,但DRAM中并不是每一行Cell都无法保存超过64ms的数据。

仅仅只有一少部分Cell保存数据的时长在64-128ms

另外很少一部分Cell保存数据的时长在128-256ms

大部分Cell保存数据的时长是大于256ms的。

为了保守起见(毕竟在生产时,并非每个DRAM Cell都是一样的),我们才把Refresh gap定为 64ms

 

 

 

 

如果我们能把 memory row retention time 暴露给上层,那么是不是就可以仅对一部分memory row进行64ms 的refresh,而对其它的memory row进行间隔更长的refresh了?

这里有三个问题:

1. 这些信息暴露给谁?

2. 暴露多少信息

3. 如何确定每一行memory row的 retention time? (毫无疑问,这是最难的部分)

 

 

如图,是三星公司的一个工作。

分为三步骤:

1. 计算每一行内存的retention time(最难的部分)

2. 根据 retention time 给每一行内春的行号分配桶 (使用 Bloom Filters)

3. Memory Controller,根据不同的桶,给不同的桶的内存行用不同的刷新频率来刷新

结果:性能提升、功耗降低

 

似乎是一篇很棒的paper?不过我暂时不打算去读

 

 两个很好用的建议?

 

 

 ============== 第三个问题:Row hammer ==============

 

 

 

 

 Rowhammer对2012-2013的内存最有效,而对2014以后的内存就没什么作用了

 

 

 

 

三种可能的解决方向(so..l.解决方案并没有公布?)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

posted @ 2023-02-20 14:43  yinhuachen  阅读(16)  评论(0编辑  收藏  举报