複合型メインメモリのための次世代型メモリ管理方式の創出

次世代のメモリシステムとして，高バンド幅積層メモリモジュールと大容量外部メモリモジュールを併用した複合型メインメモリが注目されている．一方で，複合型メインメモリでは，2つのモジュールに分けて保存されるデータをアプリケーションの実行状況に合わせてどう管理するかが性能向上や低消費電力化への課題となる．このことから，複合型メインメモリが将来主流になることを見据え，高効率なデータ管理方式を実現することを目的とし，研究を遂行してきた．本年度は高性能なメモリ管理機構についてより詳細な設計と評価を行った．特に，メインメモリのための低オーバーヘッドメモリ管理戦略の方式について詳細な検討を行った．メインメモリではメタデータを管理するための保持コストを抑制する一方で，メタデータへのアクセスを起因とする実行時のオーバーヘッドを削減する必要がある．そこで，近年の高性能なマイクロプロセッサに例外なく含まれるベクトル演算ユニットを活用し，メタデータ取得のための実行時オーバーヘッドを削減する手法の確立に取り組んだ．この取り組みで注目している間接メモリアクセスは，真に必要なデータを取得するために相対位置の把握とアドレス変換に必要なメタデータを必要とする．間接メモリアクセスではアクセスパターンが一定しないため，全てのロードされるべき要素においてメタデータに基づくアドレス変換を行う必要がある．しかし，そのメタデータをアクセスするための機構へのアクセスへの負荷が高くなる．そこで，本機構は，次世代高性能計算基盤が元来内部に持つベクトル演算機構を応用し，間接メモリアクセス間のページアドレスの重複を検知することにより，変換回数を削減する．本機構により，メモリアクセスのためのメタデータによる実行時オーバーヘッドの削減が可能となり，複合型メモリシステムの性能向上を低いハードウェアコストで実現できることを明らかにした．

次世代のメモリシステムとして，高バンド幅積層メモリモジュールと大容量外部メモリモジュールを併用した複合型メインメモリが注目されている．一方で，複合型メインメモリでは，2つのモジュールに分けて保存されるデータをアプリケーションの実行状況に合わせてどう管理するかが性能向上や低消費電力化への課題となる．このことから，複合型メインメモリが将来主流になることを見据え，高効率なデータ管理方式を実現することを目的とし，研究を遂行してきた．本年度は高性能なメモリ管理機構についてより詳細な設計と評価を行った．特に，メインメモリのための低オーバーヘッドメモリ管理戦略の方式について詳細な検討を行った．メインメモリではメタデータを管理するための保持コストを抑制する一方で，メタデータへのアクセスを起因とする実行時のオーバーヘッドを削減する必要がある．そこで，近年の高性能なマイクロプロセッサに例外なく含まれるベクトル演算ユニットを活用し，メタデータ取得のための実行時オーバーヘッドを削減する手法の確立に取り組んだ．この取り組みで注目している間接メモリアクセスは，真に必要なデータを取得するために相対位置の把握とアドレス変換に必要なメタデータを必要とする．間接メモリアクセスではアクセスパターンが一定しないため，全てのロードされるべき要素においてメタデータに基づくアドレス変換を行う必要がある．しかし，そのメタデータをアクセスするための機構へのアクセスへの負荷が高くなる．そこで，本機構は，次世代高性能計算基盤が元来内部に持つベクトル演算機構を応用し，間接メモリアクセス間のページアドレスの重複を検知することにより，変換回数を削減する．本機構により，メモリアクセスのためのメタデータによる実行時オーバーヘッドの削減が可能となり，複合型メモリシステムの性能向上を低いハードウェアコストで実現できることを明らかにした．