FenixEdu™

Dissertação

Data compression in multi-level caches EVALUATED

Detalhes: Hoje em dia, as aplicações são mais sensíveis à capacidade do sistema de memória subjacente, o que leva a limites de performance e energia. Simplesmente aumentar o tamanho das caches para acompanhar os requisitos computacionais é uma solução dispendiosa e pouco viável. Uma alternativa consiste em usar mecanismos de compressão para providenciar um aparente aumento do tamanho das caches, sem ter que pagar fisicamente pela totalidade do espaço extra gerado. Em particular, algoritmos simples, mas efetivos, que comprimem os blocos de cache para reduzir o seu tamanho, permitem co-alocar várias linhas da cache juntas, criando um aparente aumento do número total de linhas de uma cache. Deste modo, esta tese providencia uma visão geral dos diferentes tipos de compressão na cache e propõe uma implementação baseada no algoritmo BDI, estudando o seu impacto na organização hierárquica das memórias associadas. A implementação RTL prototipada foi validada e examinada com datasets e benchmarks distintos para avaliar o impacto resultante do hardware que é necessário e a latência da cache. Os resultados obtidos demonstram que a arquitetura de memória proposta conseguiu comprimir os dados até 3 vezes, atingindo efetivamente a mesma quantidade de memória que uma cache 1,8 vezes maior. Ainda mais importante, também foi demonstrado que fornece uma diminuição significativa (em alguns casos até mais do que 6 vezes) no número de evictions (quer para a cache vítima ou a memória principal), abrindo assim novas possibilidades de reduzir o consumo energético associado a transferências de dados entre caches e a memória primária.
Keywords: Compressão de dados, Organização e mapeamento de caches, Organização da Memória

Discussão: novembro 18, 2022, 14:0