SHF: Large:Collaborative Research: Architecting the Next Generation Memory Hierarchy - A Holistic Approach

SHF:大型:协作研究:构建下一代内存层次结构 - 整体方法

基本信息

  • 批准号:
    1212962
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-08-01 至 2016-07-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The memory system continues to be a major performance and powerbottleneck in nearly all computing systems. And, it is becomingincreasingly more so with major application, architecture, andtechnology trends. Embedded applications that acquire andprocess real-time data, Internet and cloud applications that have toanalyze large databases, and the exa-scale era HPC applications thatneed to crunch voluminous data sets are just a few examples ofincreasingly data-intensive applications that require high memorycapacity, performance, and energy efficiency. Thus, the well-known memory wall problem has become even more difficult to surmount andneeds a fundamental rethinking of the memory hierarchy design for futurecomputing platforms.The goal of this proposal is to fundamentally and holisticallyrethink the design of the entire memory hierarchy taking into considerationthe emerging device/memory technologies and to exploit the design trade-offsat different layers of the system stack -- from devices to micro-architecture,compilers and runtime systems. The solution will cover innovations inarchitecting and optimizing the entire memory path consisting of the caches,on-chip networks, memory controller and main memory. The objectiveis to enable 100X improvement in memory capacity over the nextdecade, while providing 5X improvement in performance and10X improvement in energy efficiency. The proposed research has the potential to transform the design ofnext-generation memory systems for the multi-core era, which is expectedto be a ubiquitous part of the entire IT sector.The cross-cutting nature of this research can foster new research directionsin several areas, spanning technology/energy-aware design, computer architecture,compilers, and system/application software. With the memory system formingthe backbone of nearly every envisioned future application domain, thebroader impact of this research can accelerate the design and deploymentof future applications. This project will enable transfer of researchresults to industry, enhance undergraduate and graduate student trainingincluding under-represented students, and contribute to the development of newresearch and teaching tools.
在几乎所有的计算系统中,存储系统仍然是主要的性能和功率瓶颈。而且,随着主要的应用程序、体系结构和技术趋势的发展,这种情况越来越明显。获取和处理实时数据的嵌入式应用程序,必须分析大型数据库的互联网和云应用程序,以及需要处理海量数据集的超大规模时代的HPC应用程序,这些只是对内存容量、性能和能效要求越来越高的数据密集型应用程序的几个例子。因此,众所周知的存储器墙问题变得更加难以克服,需要对未来计算平台的存储器层次结构设计进行根本性的重新思考。该方案的目标是从根本上和整体上重新考虑整个存储器层次结构的设计,考虑到新兴的设备/存储器技术,并利用系统堆栈的不同层--从设备到微体系结构、编译器和运行时系统--的设计权衡。该解决方案将涵盖架构和优化整个存储路径的创新,该存储路径由高速缓存、片上网络、存储控制器和主存储器组成。我们的目标是在接下来的十年内使内存容量提高100倍,同时将性能提高5倍,能源效率提高10倍。这项研究具有改变多核时代下一代存储系统设计的潜力,预计下一代存储系统将成为整个IT行业无处不在的一部分。这项研究的交叉性质可以在几个领域培养新的研究方向,跨越技术/节能设计、计算机体系结构、编译器和系统/应用软件。随着存储系统成为几乎所有可预见的未来应用领域的支柱,这项研究的更广泛影响可以加速未来应用的设计和部署。该项目将使研究成果能够转化为产业,加强本科生和研究生的培训,包括代表性不足的学生,并有助于开发新的研究和教学工具。

项目成果

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