HYPNOS - Co-Design of Persistent, Energy-efficient and High-speed Embedded Processor Systems with Hybrid Volatility Memory Organisation

HYPNOS - 持久、节能和高速嵌入式处理器系统与混合易失性内存组织的联合设计

基本信息

项目摘要

Project HYPNOS explores how emerging non-volatile memory (NVM) technologies could beneficially replace not only main memory in modern embedded processor architectures, but potentially also one or multiple levels of the cache hierarchy or even the registers and how to optimize such a hybrid-volatile memory hierarchy for offering high speed and low energy tradeoffs for a multitude of application programs while providing persistence of data structures and processing state in a simple and efficient way. On the one hand, completely non-volatile (memory) processors (NVPs) that have emerged for IoT devices are known to suffer from low write times of current NVM technologies as well as by orders of magnitude lower endurance than, e.g., SRAM, thus prohibiting an operation at GHz speeds. On the other hand, existing NVM main memory computer solutions suffer from the need of the programmer to explicitly persist data structures through the cache hierarchy. HYPNOS (Named after the Greek god of sleep) systematically attacks this intertwined performance/endurance/programmability gap by taking a hardware/software co-design approach:Our investigations include techniques fora) design space exploration of hybrid NVM memory processor architectures} wrt. speed and energy consumption including hybrid (mixed volatile) register and cache-level designs,b) offering instruction-level persistence for (non-transactional) programs in case of, e.g., instantaneous power failures through low-cost and low-latency control unit (hardware) design of checkpointing and recovery functions, and additionally providingc) application-programmer (software) persistence control on a multi-core HyPNOS system for user-defined checkpointing and recovery from these and other errors or access conflicts backed by size-limited hardware transactional memory (HTM).d) The explored processor architecture designs and different types of NVM technologies will be systematically evaluated for achievable speed and energy gains, and for testing co-designed backup and recovery mechanisms, e.g., wakeup latencies, etc., using a gem5-based multi-core simulation platform and using ARM processors with HTM instruction extensions.As benchmarks, the hierarchyfrom i) simple data structures, ii) sensor (peripheral device) I/O and finally iii) transactional database applications shall be collaboratively investigated and evaluated.
HYPNOS项目探讨了新兴的非易失性存储器(NVM)技术如何不仅可以有益地取代现代嵌入式处理器架构中的主存储器,而且潜在地还包括该高速缓存层次结构的一个或多个级别或者甚至寄存器,以及如何优化这种混合-易失性存储器层次结构,用于为大量应用程序提供高速和低能量折衷,同时提供数据结构和处理的持久性以一种简单而有效的方式。 一方面,已经出现的用于IoT设备的完全非易失性(存储器)处理器(NVP)已知遭受当前NVM技术的低写入时间以及比例如SRAM,从而禁止以GHz速度操作。另一方面,现有的NVM主存储器计算机解决方案受到程序员需要通过该高速缓存层级显式地保持数据结构的困扰。 HYPNOS(以希腊睡眠之神命名)通过采用硬件/软件协同设计方法系统地解决了这种交织在一起的性能/耐久性/可编程性差距:我们的研究包括混合NVM存储器处理器架构的设计空间探索技术。速度和能量消耗,包括混合(混合易失性)寄存器和高速缓存级设计,B)在例如,通过低成本和低延迟控制单元的瞬时电源故障检查点和恢复功能的(硬件)设计,并另外提供c)应用程序员d)多核HyPNOS系统上的(软件)持久性控制,用于用户定义的检查点设置和从这些和其他错误或由大小受限的硬件事务存储器(HTM)支持的访问冲突中恢复。将系统地评估所探索的处理器架构设计和不同类型的NVM技术,以实现速度和能量增益,并测试共同设计的备份和恢复机制,例如,唤醒延迟等,使用基于gem 5的多核仿真平台和使用具有HTM指令扩展的ARM处理器。作为基准,应协同调查和评估i)简单数据结构,ii)传感器(外围设备)I/O和iii)事务数据库应用程序的层次结构。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Professor Dr.-Ing. Jürgen Teich其他文献

Professor Dr.-Ing. Jürgen Teich的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Professor Dr.-Ing. Jürgen Teich', 18)}}的其他基金

Organic Self-organizing Bus-based Communication Systems
基于总线的有机自组织通信系统
  • 批准号:
    134144932
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grants
Koordination und Infrastruktur, Arbeitsgruppen und Berichtskolloquien des DFG-Schwerpunktprogramms "Rekonfigurierbare Rechensysteme"
DFG 优先计划“可重构计算系统”的协调和基础设施、工作组和报告座谈会
  • 批准号:
    5410098
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
ReCoNets-Entwurfsmethodik für eingebettete Systeme bestehend aus kleinen Netzwerken hardwarerekonfigurierbarer Knoten und -Verbindungen
用于由硬件可重新配置节点和连接组成的小型网络组成的嵌入式系统的 ReCoNets 设计方法
  • 批准号:
    5406419
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
ReCoNodes-Optimierungsmethodik zur Steuerung hardwarekonfigurierbarer Knoten
用于控制硬件可配置节点的 ReCoNodes 优化方法
  • 批准号:
    5408159
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes
Modelle und Methoden zur Synthese und Optimierung von gemischt reaktiv/transformativen eingebetteten Systemen basierend auf dem SPI-Ansatz
基于 SPI 方法的混合反应/变革嵌入式系统的综合和优化模型和方法
  • 批准号:
    5183810
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Priority Programmes

相似国自然基金

基于接力催化的CO2加氢直接高选择性制乙烯多功能催化剂的研究
  • 批准号:
    JCZRYB202500767
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
页岩微纳米孔隙水的移动性及CO2-水-岩反应对CH4/CO2运移的影响机制
  • 批准号:
    JCZRQN202500299
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
深部咸水层CO2 封存盖层多尺度蠕变特性及临界幂律灾变机制
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
蒽醌功能化的介孔氮化碳催化有机污染物光降解耦合CO2光还原转化为燃料的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
不同相态CO2对深部低渗不可采煤层气藏二氧化碳封存机制及潜力评估
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
新型核壳金属氧化物@沸石双功能催化剂可控制备及温室气体CO2加氢制乙烯反应机制的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
海洋溶解CO2传感器应用于原位长期监测的适应性改进
  • 批准号:
    MS25D060007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Co金属辅酶负载Fe电极的构筑及其催化还原脱卤机理研究
  • 批准号:
    MS25E080050
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
基于多尺寸Ag基团簇电催化还原CO2的机器学习理论研究
  • 批准号:
    QN25A040007
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
CO2+TBAB水合物浆体热流体机理与蓄释冷特性研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2025
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目

相似海外基金

Rural Co-Design and Collaboration: Maximising Rural Community Assets to Reduce Place-Based Health Inequalities
农村共同设计与协作:最大化农村社区资产以减少基于地点的健康不平等
  • 批准号:
    AH/Z505559/1
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Research Grant
SWIFT-SAT: Unlimited Radio Interferometry: A Hardware-Algorithm Co-Design Approach to RAS-Satellite Coexistence
SWIFT-SAT:无限无线电干涉测量:RAS 卫星共存的硬件算法协同设计方法
  • 批准号:
    2332534
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
SHF: Small: Taming Huge Page Problems for Memory Bulk Operations Using a Hardware/Software Co-Design Approach
SHF:小:使用硬件/软件协同设计方法解决内存批量操作的大页面问题
  • 批准号:
    2400014
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
SHF: Small: Hardware-Software Co-design for Privacy Protection on Deep Learning-based Recommendation Systems
SHF:小型:基于深度学习的推荐系统的隐私保护软硬件协同设计
  • 批准号:
    2334628
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Physics-Infused Reduced-Order Modeling for Control Co-Design of Morphing Aerial Autonomous Systems
职业:用于变形空中自主系统控制协同设计的物理降阶建模
  • 批准号:
    2340266
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Standard Grant
CAREER: Frequency Agile Real-Time Reconfigurable RF Analog Co-Processor Design Leveraging Engineered Nanoparticle and 3D Printing
职业:利用工程纳米颗粒和 3D 打印进行频率捷变实时可重构射频模拟协处理器设计
  • 批准号:
    2340268
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Enabling Scalable and Resilient Quantum Computer Architectures through Synergistic Hardware-Software Co-Design
职业:通过协同硬件软件协同设计实现可扩展且有弹性的量子计算机架构
  • 批准号:
    2340267
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Algorithm-Hardware Co-design of Efficient Large Graph Machine Learning for Electronic Design Automation
职业:用于电子设计自动化的高效大图机器学习的算法-硬件协同设计
  • 批准号:
    2340273
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
DMREF: Optimizing Problem formulation for prinTable refractory alloys via Integrated MAterials and processing co-design (OPTIMA)
DMREF:通过集成材料和加工协同设计 (OPTIMA) 优化可打印耐火合金的问题表述
  • 批准号:
    2323611
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
CAREER: Reliable and Accelerated Deep Neural Networks via Co-Design of Hardware and Algorithms
职业:通过硬件和算法的协同设计实现可靠且加速的深度神经网络
  • 批准号:
    2340516
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    --
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了