基于主存访问相关解决等技术的高带宽主存控制器设计

随着现代处理器和缓存技术的发展,当代计算机系统的性能日益受到主存系统的制约,对主存带宽的需求将越来越大。论文提出主存访问相关解决、主存访问动态调度和地址重映射三项技术,利用主存访问自身的特性(局部性)、同步DRAM自身的物理特性(操作的并行性)和二者之间的关系(地址映射),设计了新型、高带宽主存控制器,有效地提高了主存系统的带宽。

PC机主存储器组成结构分析与设计

从DRAM的发展及应用特点出发,针对使用DRAM构成计算机主存时应解决的主存空间及寻址、多体交叉访问构成并行主存结构、动态刷新等问题,以采用DRAM控制器W4006AF构成80386微机主存的设计为例,对主存的构成及工作原理进行了详细分析,对于分析和设计计算机主存具有很好的参考价值。

PCM混合主存系统的写感知主存管理算法

相变存储器(phase change memory,PCM)凭借字节可寻址,读取速度快(纳秒级),高存储密度,低能耗等优点,在目前基于DRAM(dynamic random access memory)的主存扩展达到瓶颈的情形下,已经成为最具前途的主存存储介质之一,但是PCM有高写延迟,寿命有限等缺陷,因此出现了DRAM/PCM混合主存架构。提出了一种以减少PCM写和保持命中率为目标的混合主存管理算法——写感知的CLOCK算法(CLOCK with a write-aware strategy,CLOCKW)。已有研究主要基于写临近信息(recency of writes,RW)来预测页面写热度,CLOCKW引入内在写距离(inter-write-distance,IWD)概念,并结合写临近信息来预测页面写热度,从而把写密集页面放置在DRAM。此外,CLOCKW通过记录有限的历史写操作信息,将新置换进的页面放在合适的存储介质,避免不必要的页面迁移。最后,基于CLOCK算法的CLOCKW满足虚拟主存管理的低代价要求。实验显示,CLOCKW在保持命中率前提下,可以有效减少PCM写次数。

主存数据库组织的偶图方法

提出一种新的ＭＭＤＢ的物理组织方法——主存数据库偶图方法，详细描述了它的物理实现和其上的数据操作．研究表明，这种方法提高了系统的空间利用率和存取性能，是实现ＭＭＤＢ的一种有效方法．

并行主存系统及其频宽分析

在并行处理机中 ,主存储器频带宽度要和多个处理单元匹配 ,存储器就必须采用多体并行的组成方式。本文在介绍并行主存系统交叉编址访问内存的基础上 ,分析了并行主存系统的频宽特性。

“Cache-主存”和“主存-辅存”存储层次的对比分析

"Cache-主存"和"主存-辅存"层次结构是当代计算机普遍采用的两种存储层次.本文对这两种存储层次依据的原理和基本思想、引入的目的、硬件组成、失效开销、映像规则、查找方法、替换算法、写策略等多个方面进行了对比分析.以加深对存储层次的理解,提高对层次结构设计思想的认识.

“Cache-主存”和“主存-辅存”存储层次的对比分析

本文对"Cache-主存"和"主存-辅存"这两种存储层次依据的原理和基本思想、引入的目的、硬件组成、失效开销、映像规则、查找方法、替换算法、写策略等多个方面进行了对比分析。以加深对存储层次的理解,提高对层次结构设计思想的认识。

实时主存数据库事务的预处理

本文提出了一种支持实时事务的预分析算法和基于该算法的主存数据库内外存替换策略．它首先预分析实时事务以获得事务存取行为的知识，再在事务执行时，进行基于这些信息的存取及内外存数据交换。

主存数据库系统与技术

主存数据库管理系统充分利用当前硬件和先进体系结构所提供的物质条件，如大容量主存，大规模并行计算机体系结构、客户／服务器模型以及网络计算机环境，把所管理的数据全部存于物理内存中以获得非常高的存取速度，这使得ＭＭＤＢ技术和系统可以很好地满足某些在线或实时应用场合的需求．传统数据库中的优化措施是针对磁盘存储特性的，ＭＭＤＢ则采用不同的技术来组织数据和保持数据的可靠性．本文将讨论一些主要的技术以及这些技术在某些已设计或实现的系统中的应用．

一种基于主存Δ-tree的高维数据KNN连接算法

KNN连接作为数据挖掘的基元,可以用来大幅度提高相似搜索、数据分析和数据挖掘的速度.到目前为止,对KNN连接的研究主要在基于磁盘系统的背景下进行,假设数据库太大以至于不能装入主存.随着RAM越来越大,价格也越来越低廉,这种假设逐渐受到挑战.因此,有必要重新对基于主存的KNN连接进行研究.在高效主存索引的基础上,采用编码解码、自底向上、深度优先遍历和剪枝等技术提出了一种新的KNN连接算法Δ-tree-KNN-Join.该算法解决了KNN连接中确定搜索半径困难的问题,提高了连接效率.在真实数据和合成聚类数据上进行了实验,结果显示Δ-tree-KNN-Join是一种有效的主存KNN连接算法.

一种基于主存Δ-tree的高维数据自相似连接处理

相似连接作为数据挖掘的基元,可被用来大幅度提高相似搜索、数据分析和数据挖掘的速度.大多数研究主要集中在大量基于磁盘数据的高维连接.目前计算机可得到的主存容量越来越大以及对空间连接的有效处理的需求表明,一大类问题的空间连接能够在主存中处理.Δ-tree是一个新提出的多层索引,已被证实优于其他主存索引.因此,以Δ-tree为基础,提出了一种空间连接算法Δ-tree-join,研究了它的性能,和目前最先进的算法EGO-join和EGO*-join进行了比较.结果显示Δ-tree-join的效率比它们有大幅度提高,是一种有效的连接方法.

基于XML分布式异构数据库“主存”中间件实现

为充分利用数据库的资源,研究了在分布式异构数据库中实现数据分布与交换的"主存"中间件实现方法。利用XML跨平台特性和主存,辅存的工作原理,结合基于服务的中间件技术,运用于分布式异构数据库系统中。系统以访问"主存"中间件服务器中最新XML数据为主,访问相应子系统为辅,通过复制分段方式实现数据的一致性。该方法在一定程度上提高了数据处理效率,实现了数据传输同步机制。

主存数据库中针对小内存的优化

讨论了主存数据库中的存贮技术,在域存储结构的基础上提出了多索引的域存储结构,在保持了域存储结构的优点(数据冗余小,在每个字段上建有索引,按索引访问效率高)的同时,提供了更加灵活的便于查询的存储方式。此外,文章针对应用在嵌入式的领域的主存数据库的特点,提出了基于主动查询逻辑的完全流水线技术。

CSA-Tree:一种改进的高维主存索引树

主存技术的不断进步,使得主存多媒体数据库的实现成为可能.研究表明,主存多媒体数据库系统性能深受处理器缓存未命中的影响,缓存感知型主存索引是提高数据检索效率的有效手段.针对SA-Tree不适用于主存存取的缺点,提出它的变体CSA-Tree.CSA-Tree利用PCA降维技术,将树的各层节点采用不同的维度表示,这样不仅提高了缓存空间的利用率,还降低了CPU负载,从而提高了索引查询效率.大量实验证明,CSA-Tree在主存环境中具有良好的高维数据检索性能.

结合PVT模拟和排队模型的系统级主存性能分析

由于主存系统的性能受到多种因素的影响,现有方法不能快速地得到可靠的分析结果,从而影响芯片质量和上市时机.为解决此问题,提出将带时序的程序员视图(PVT)模拟和排队论相结合的方法——ComPQ.首先从PVT模拟中提取与访存相关的系统级实时参数,然后将主存系统抽象为非抢占优先的M/G/1排队模型,再结合实时参数进行性能分析,得到平均访存延迟结果.由于PVT的建模和模拟代价小,从中得到的实时参数弥补了静态理论分析的不足;同时,排队论也提高了纯PVT模拟的精度.实验结果表明,ComPQ与周期精确级模拟相比平均误差为6.38%,最后用主存系统设计空间探索的实例验证了ComPQ的有效性.

支持主存数据库的T树研究

主存数据库实现的重要目标是尽可能少地使用主存的情况下减少计算总量。T树组合了二分树及B树的优点,不失为支持主存数据库数据组织的一种好的方式。本文介绍了T树的构成及检索,插入和更新机制。

高维主存的反向K最近邻查询及连接

对高维主存的反向K最近邻(KNN)查询进行研究,提出一种△-RdKNN-tree索引结构。通过在该索引结构上进行主存KNN自连接,预处理数据集中点的KNN距离信息。将这些距离扩展到索引的各层节点中,基于该索引设计高维主存的反向KNN查询算法以及反向KNN连接算法。分析结果表明,该算法在高维空间中是有效的。

动态多版本并行控制技术在主存数据库中的实现

针对主存数据库中以索引为基础的数据访问并行控制 问题提出了动态多版本技术，并考虑了记录数据和索引结点各自的多版本管理方案及相互联 系。实验证明该技术允许对数据库更新操作的并行执行，减少了对数据锁定的需求以及版本 维护所需的系统开销，同时保证了只读事务的无阻塞性，提高了系统的整体性能。该技术尤 其适用于以只读事务为主的应用。

一种面向分布主存多处理机的有效数据分布方法

本文针对分布主存多处理机中的数据分布问题,在程序已经过并行性分析的基础之上,提出了一种基于数据变换技术的有效数据分布方法。该方法能对多个嵌套循环中具有一般仿射数组下标的任意维数组进行有效的数据分布,并且该方法还考虑了偏移常量的对准问题,从而能使得数据通信量尽量小。实验结果表明了该方法的有效性。

基于Realms的主存R树索引的实现

为了充分发挥主存数据库技术的优越性,提高系统性能,需要使用空间索引,并将索引也放在主存中。R树类是目前空间数据索引的研究热点,具有动态性及构造和维护的简单性,在基本R树索引的基础上便于作各种算法改进,文中开发的基于Realms的空间分析数据库管理系统SADBS中实现了主存R树索引的创建及插入、删除、更新、查询等操作。