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Die Entwicklung energie- und leistungseffizienterer Speichertechnologien

Die ansteigenden Leistungs- und Energieanforderungen von Rechensystemen aufgrund des Speicherbedarfs haben von Mobilgeräten bis hin zu Supercomputern eine nachteilige Wirkung. Eine EU-Initiative zielte auf die Bereitstellung effizienter Energie-, Leistungs- und Speicherlösungen ab.
Die Entwicklung energie- und leistungseffizienterer Speichertechnologien
Aufstrebende nichtflüchtige Speichertechnologien (Non-Volatile Memory, NVM) wie etwa die Phase-Change-Memory und die Resistive-Random-Access-Memory-Technologie weisen verschiedene Eigenschaften auf, die dabei behilflich sind, den Energieverbrauch zu reduzieren. Diese verbrauchen jedoch pro Speicherzugriff mehr Energie als die bestehende DRAM (Dynamic Random-Access Memory)-Technologie.

Um dieses Problem anzugehen, widmete sich das EU-finanzierte Projekt NOVOSOFT (Software management of non-volatile memory hierarchies) einer Verringerung des Energieverbrauchs von Speichersystemen. Um dies zu erreichen, untersuchte das Team, wie NVM-Technologien genutzt werden könnten, um die Energieeffizienz anhand eines potenziellen Austauschs von NVM-Chips durch DRAM-Äquivalente zu erreichen, welche in Rechensystemen Verwendung finden.

Die Projektpartner untersuchten und analysierten die Energie- und Leistungsparameter potenzieller NVM-Technologien. Daraufhin integrierten diese die Parameter in ein analytisches NVM-Technologiemodell, das prognostiziert, ob Daten während des Zugriffs durch ein bestimmtes Programm am besten in DRAM oder NVM gespeichert werden sollten. Forscher verwendeten das Modell, um das Leistungspotenzial und die Energieeffizienz hybrider Speichersysteme zu beurteilen.

Es wurde eine Anwendungsprogrammierschnittstelle entwickelt, um die Datenplatzierung in den hybriden Systemen zu handhaben. Zusätzlich wurde eine Aufgabendatenfluss-Parallelprogrammiersprache erweitert, um die Datenplatzierung und -migration in einem hybriden DRAM/NVM-Speichersystem zu bestimmen.

Das Projektteam evaluierte mehrere eingebettete rechen- und datenintensive Arbeitslasten. Es wurden ebenfalls Energieeinsparungen zwischen 50 und 90 % demonstriert, wobei das Ausmaß von den Parametern der NVM-Technologien abhängig war.

Im Zuge von NOVOSOFT wurden Softwaremanagementmethoden für den Betrieb hybrider Speichersysteme erforscht, die die traditionelle DRAM- sowie die aufstrebende NVM-Technologie beinhalten. Unter Nutzung beider Technologien werden Rechensysteme bei der Speicherverwendung weniger Energie und Leistung benötigen. Dies verspricht Vorteile für batteriebetriebene Mobilgeräte, Hochleistungscomputerinfrastrukturen und Datenzentren überall auf der Welt.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Rechensysteme, nichtflüchtiger Speicher, Random-Access Memory, DRAM, Softwaremanagement
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