Various constraints of Static Random Access Memory (SRAM) are leading to consider new memory technologies as candidates for building on-chip shared last-level caches (SLLCs). Spin-Transfer Torque RAM (STT-RAM) is currently postulated as the prime contender due to its better energy efficiency, smaller die footprint and higher scalability. However, STT-RAM also exhibits some drawbacks, like slow and energy-hungry write operations, that need to be mitigated. In this work we address these shortcomings by leveraging a new management mechanism for STT-RAM SLLCs. This approach is based on the previous observation that the stream of references arriving at the SLLC of a Chip MultiProcessor (CMP) exhibits reuse locality, i.e., those blocks referenced several times manifest high probability of forthcoming reuse. In this paper, we employ a cache management mechanism that selects the contents of the SLLC aimed to exploit reuse locality instead of temporal locality. Specifically, our proposal consists in the inclusion of a Reuse Detector between private cache levels and the STT-RAM SLLC to detect blocks that do not exhibit reuse, in order to avoid their insertion in the SLLC, hence reducing the number of write operations and the energy consumption in the STT-RAM. Our evaluation reveals that our scheme reports on average, energy reductions in the SLLC in the range of 37-30\%, additional energy savings in the main memory in the range of 6-8\% and performance improvements of 3\% up to 14\% (16-core) compared to an STT-RAM SLLC baseline where no reuse detector is employed. More importantly, our approach outperforms DASCA, the state-of-the-art STT-RAM SLLC management, reporting SLLC energy savings in the range of 4-11\% higher than those of DASCA, delivering higher performance in the range of 1.5-14\%, and additional improvements in DRAM energy consumption in the range of 2-9\% higher than DASCA.


翻译:静态随机存取存储器(SRAM)的各种限制促使人们考虑采用新型存储器技术构建片上共享末级缓存(SLLC)。自旋转移矩RAM(STT-RAM)因其更优的能效、更小的芯片面积和更高的可扩展性,目前被公认为主要候选技术。然而,STT-RAM也存在写入操作缓慢且能耗高等缺陷亟待解决。本文通过为STT-RAM SLLC设计新型管理机制来应对这些不足。该方法基于先前发现的观察现象:到达多核处理器(CMP)SLLC的访存流呈现重用局部性,即被多次引用的块具有较高的即将被重用的概率。本文采用了一种缓存管理机制,通过选择SLLC的内容来利用重用局部性而非时间局部性。具体而言,我们提出的方案是在私有缓存层级与STT-RAM SLLC之间引入一个复用检测器,用于检测不具重用的缓存块,从而避免将其插入SLLC,以此减少STT-RAM的写入次数并降低能耗。评估结果表明,与未采用复用检测器的STT-RAM SLLC基准相比,我们的方案可使SLLC能耗平均降低37-30%,主存能耗额外降低6-8%,性能提升3%至14%(16核)。更重要的是,我们的方法优于当前最先进的STT-RAM SLLC管理方案DASCA,其SLLC能耗降低幅度比DASCA高出4-11%,性能提升幅度达1.5-14%,且DRAM能耗的额外改善效果比DASCA高出2-9%。

0
下载
关闭预览

相关内容

Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
82+阅读 · 2020年7月26日
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2024年3月13日
VIP会员
最新内容
无人机自主控制与人工智能:系统性综述
专知会员服务
2+阅读 · 今天7:25
巡飞弹与反无人机系统——现代战场的两大支柱
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:54
《打造“黄金舰队”》57页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:52
《北约数字教官网络发展路径》128页报告
专知会员服务
1+阅读 · 今天6:33
ECCV 2026 | MIMFlow:MIM与归一化流统一图像生成
专知会员服务
6+阅读 · 6月25日
网状网络及其在军事领域的运用
专知会员服务
7+阅读 · 6月25日
无美国参与的欧洲战争方式(万字长文)
专知会员服务
8+阅读 · 6月25日
《国防领域敏感性分析白皮书》
专知会员服务
9+阅读 · 6月25日
综述 | 从问答到任务完成:Agent系统与Harness设计
Agentic RL:框架、实践与长程智能体训练
专知会员服务
10+阅读 · 6月24日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员