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面向DNN的高并发NVM文件系统
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作者 蔡涛 王飞 +2 位作者 马跃明 牛德姣 李雷 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2023年第9期1898-1905,共8页
DNN训练中需要反复频繁读写海量参数,NVM具有读写速度快的优势,是提高DNN训练效率的有效手段.但现有的NVM文件系统为了应对上层多种复杂的应用普遍使用基于文件的锁机制,难以利用多核并发读写提高DNN训练中对海量参数的I/O效率.本文针对... DNN训练中需要反复频繁读写海量参数,NVM具有读写速度快的优势,是提高DNN训练效率的有效手段.但现有的NVM文件系统为了应对上层多种复杂的应用普遍使用基于文件的锁机制,难以利用多核并发读写提高DNN训练中对海量参数的I/O效率.本文针对DNN训练时的特性和NVM中存在的I/O软件栈的挑战,设计了基于并发线程的细粒度锁和基于两层日志的文件并发I/O机制,并实现了面向DNN高并发NVM文件系统的原型DNNFS,使用Filebench和Fio在多种不同类型负载下进行了测试,实验结果表明DNNFS相比NOVA最大能提高35.8%的IOPS值和21.6%的I/O带宽. 展开更多
关键词 nvm 高并发 文件系统 DNN训练
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BOOM-KV:基于RDMA的高性能NVM键值数据库
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作者 李文捷 蒋德钧 +1 位作者 熊劲 包云岗 《高技术通讯》 CAS 2023年第1期29-41,共13页
随着英特尔傲腾数据中心持久化内存模块(DCPMM)开始进入市场以及远程直接内存访问(RDMA)硬件成本的降低,设计融合非易失性内存(NVM)和RDMA的键值(KV)数据库面临新的机遇和挑战。构建基于NVM和RDMA的KV数据库的关键在于设计一个高效的通... 随着英特尔傲腾数据中心持久化内存模块(DCPMM)开始进入市场以及远程直接内存访问(RDMA)硬件成本的降低,设计融合非易失性内存(NVM)和RDMA的键值(KV)数据库面临新的机遇和挑战。构建基于NVM和RDMA的KV数据库的关键在于设计一个高效的通信协议。遗憾的是,现有工作或采用NVM不感知的RDMA协议,或采用低效的NVM感知的RDMA协议,这导致它们无法最大化KV数据库的性能。本文提出了BOOM协议——一种新型的NVM感知的RDMA协议。相较于NVM不感知的协议,BOOM协议允许直接对远端NVM进行RDMA操作,消除了冗余的数据拷贝;相较于现有的NVM感知的协议,它可以显著减少元数据请求,降低KV请求的端对端延迟。在BOOM协议的基础上构建了BOOM-KV,并针对服务端中央处理器(CPU)利用率和宕机持久化等问题进一步进行优化。将BOOM-KV与最新的研究成果进行对比,结果表明,BOOM-KV能显著降低请求延迟,其中PUT延迟最大降低了42%,GET延迟最大降低了41%,并且展现出良好的扩展性。 展开更多
关键词 非易失性内存(nvm) 远程直接内存访问(RDMA) 键值(KV)数据库
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NVMS中的自适应数据库连接池技术 被引量:10
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作者 李秉璋 吴访升 +1 位作者 景征骏 黄海军 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第23期41-43,共3页
分析目前主流数据库连接池的不足,针对非机动车辆管理系统的应用需求提出一种自适应数据库连接池方案。该方案可以根据应用规模动态调整可扩展标记语言参数,选择相应的管理策略,在每次初始化时读入优化的配置参数,实现连接池的自适应。... 分析目前主流数据库连接池的不足,针对非机动车辆管理系统的应用需求提出一种自适应数据库连接池方案。该方案可以根据应用规模动态调整可扩展标记语言参数,选择相应的管理策略,在每次初始化时读入优化的配置参数,实现连接池的自适应。对比测试表明,该方案可以更有效地管理连接资源,提高数据库的运行效率。 展开更多
关键词 数据库连接池 自适应 可扩展标记语言 非机动车辆管理系统
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基于非易失性内存的知识图谱系统优化研究
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作者 柴艳峰 李加姝 +4 位作者 李雨航 柴云鹏 张蔷 张睿 潘理虎 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第15期270-276,共7页
分布式系统的高扩展性和高可用性使得在其上构建大规模知识图谱已经成为产业发展趋势。新兴的分布式图数据库更推崇采用NoSQL等数据模型,如键值存储作为其存储引擎,以进一步提高其可扩展性和实用性。在这种情况下,上层的图查询语言的语... 分布式系统的高扩展性和高可用性使得在其上构建大规模知识图谱已经成为产业发展趋势。新兴的分布式图数据库更推崇采用NoSQL等数据模型,如键值存储作为其存储引擎,以进一步提高其可扩展性和实用性。在这种情况下,上层的图查询语言的语句会被翻译成一组混合的键值操作。为了加速查询翻译生成的键值操作,提出了基于非易失性内存查询性能加速(knowledge graph booster,KGB)的知识图谱系统。KGB主要包含面向邻域查询加速的NVM辅助索引,用于降低键值存储的读取成本;快速响应的改进Raft算法,用于实现高效的键值存取操作;以及面向键值存储引擎的调优机制,为知识图谱存储系统获得额外的性能提升。通过实验表明,KGB能有效降低知识图谱系统的平均延迟和尾延迟的影响,实现更高的性能提升。 展开更多
关键词 知识图谱 键值存储 非易失性内存
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基于RDMA和NVM的大数据系统一致性协议研究 被引量:8
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作者 吴昊 陈康 +1 位作者 武永卫 郑纬民 《大数据》 2019年第4期89-99,共11页
分布式的存储系统以及计算系统是构造大数据处理系统的基础。系统的高可用性是任何一个分布式系统的基石,高可用技术一般依赖于一致性协议。讨论了经典的非拜占庭的分布式一致性协议以及新技术发展下的RDMA通信协议与NVM存储介质,通过R... 分布式的存储系统以及计算系统是构造大数据处理系统的基础。系统的高可用性是任何一个分布式系统的基石,高可用技术一般依赖于一致性协议。讨论了经典的非拜占庭的分布式一致性协议以及新技术发展下的RDMA通信协议与NVM存储介质,通过RDMA和NVM的结合获得了更高性能的高可用系统。改进了一致性协议,使其能够更好地利用RDMA与NVM的特性。实现的系统在保证系统数据一致和可用的同时,有效地提高了协议实现的性能。实验表明,相比于现有的系统,实现的系统能够得到40%的性能提高。 展开更多
关键词 大数据 分布式系统 一致性协议 远程内存直接访问 非易失存储器
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基于冲突检测的高吞吐NVM存储系统 被引量:3
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作者 蔡涛 王杰 +2 位作者 牛德姣 刘佩瑶 陈福丽 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期257-268,共12页
非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)是解决计算机系统存储墙问题的有效手段,但现有的I/O栈缺乏相应的适应和优化机制,特别是基于文件系统的锁机制是影响NVM存储系统性能的重要因素.将存储系统访问请求的管理嵌入到存储设备中,利用... 非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)是解决计算机系统存储墙问题的有效手段,但现有的I/O栈缺乏相应的适应和优化机制,特别是基于文件系统的锁机制是影响NVM存储系统性能的重要因素.将存储系统访问请求的管理嵌入到存储设备中,利用NVM存储设备自主管理访问请求,使用基于冲突检测的方法代替基于文件系统的现有锁机制,提高操作系统执行访问请求的并发度,缓解设备接口带来的瓶颈问题.给出了高吞吐NVM存储系统的结构,设计了一种基于二维链表的访问请求管理方法减少访问请求管理中的冲突,一种基于冲突检测的访问请求调度算法用于管理NVM存储设备中共享的访问请求,并给出了新访问请求提交和已有访问请求释放流程,并基于Intel的开源NVM存储设备模拟器PMEM实现了HTPM的原型系统,使用Filebench中的多种负载和Fio测试了HTPM的吞吐率和I/O性能,实验结果表明:HTPM相比PMEM最大能提高31.9%的IOPS值和21.4%的I/O性能. 展开更多
关键词 nvm存储系统 nvm存储设备 I/O栈 存储系统 操作系统
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内存高效的持久性分布式文件系统客户端缓存DFS-Cache
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作者 倪瑞轩 蔡淼 叶保留 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第4期1172-1179,共8页
为了在数据密集型工作流下有效降低缓存碎片整理开销并提高缓存命中率,提出一种持久性分布式文件系统客户端缓存DFS-Cache(Distributed File System Cache)。DFS-Cache基于非易失性内存(NVM)设计实现,能够保证数据的持久性和崩溃一致性... 为了在数据密集型工作流下有效降低缓存碎片整理开销并提高缓存命中率,提出一种持久性分布式文件系统客户端缓存DFS-Cache(Distributed File System Cache)。DFS-Cache基于非易失性内存(NVM)设计实现,能够保证数据的持久性和崩溃一致性,并大幅减少冷启动时间。DFS-Cache包括基于虚拟内存重映射的缓存碎片整理机制和基于生存时间(TTL)的缓存空间管理策略。前者基于NVM可被内存控制器直接寻址的特性,动态修改虚拟地址和物理地址之间的映射关系,实现零拷贝的内存碎片整理;后者是一种冷热分离的分组管理策略,借助重映射的缓存碎片整理机制,提升缓存空间的管理效率。实验采用真实的Intel傲腾持久性内存设备,对比商用的分布式文件系统MooseFS和GlusterFS,采用Fio和Filebench等标准测试程序,DFS-Cache最高能提升5.73倍和1.89倍的系统吞吐量。 展开更多
关键词 非易失性内存 分布式文件系统 客户端缓存 缓存碎片整理 冷热数据分组 缓存设计
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用于通用存储和神经形态计算的相变存储器的研究进展
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作者 连晓娟 李甫 +2 位作者 付金科 高志瑄 王磊 《半导体技术》 北大核心 2024年第1期1-29,共29页
存算一体技术目前被认为是一种可以消除冯·诺依曼计算架构瓶颈的可行性技术。在众多的存算一体器件中,相变存储器(PCM)因其具有非易失性、可微缩性、高开关速度、低操作电压、循环寿命长以及与现有半导体工艺相兼容等优点,被认为... 存算一体技术目前被认为是一种可以消除冯·诺依曼计算架构瓶颈的可行性技术。在众多的存算一体器件中,相变存储器(PCM)因其具有非易失性、可微缩性、高开关速度、低操作电压、循环寿命长以及与现有半导体工艺相兼容等优点,被认为是未来通用存储和神经形态计算器件中最具竞争力的候选者之一。首先介绍了PCM的工作原理和器件材料结构,并详细讨论了PCM在通用存储和神经形态计算领域的应用。PCM具有高集成度和低功耗的共性需求,但这两个应用领域对材料性能有不同的侧重点。详细分析了PCM目前存在的优缺点,如高编程电流导致的功耗问题,以及商业化应用面临的主要挑战。最后,针对PCM的研究现状提出了一系列改进措施,包括材料选择、器件结构设计、预操作、热损耗降低、3D架构,以及解决阻态漂移等问题,以推动其进一步发展和应用。 展开更多
关键词 非易失性存储器(nvm) 相变存储器(PCM) 通用存储 存算一体 神经形态计算
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支持高并发访问的新型NVM存储系统 被引量:2
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作者 蔡涛 陈志鹏 +2 位作者 牛德姣 王杰 詹毕晟 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2019年第1期51-56,共6页
I/O系统软件栈是影响NVM存储系统性能的重要因素。针对NVM存储系统的读写速度不均衡、写寿命有限等问题,设计了同异步融合的访问请求管理策略;在使用异步策略管理数据量较大的写操作的同时,仍然使用同步策略管理读请求和少量数据的写请... I/O系统软件栈是影响NVM存储系统性能的重要因素。针对NVM存储系统的读写速度不均衡、写寿命有限等问题,设计了同异步融合的访问请求管理策略;在使用异步策略管理数据量较大的写操作的同时,仍然使用同步策略管理读请求和少量数据的写请求。针对多核处理器环境下不同计算核心访问存储系统时地址转换开销大的问题,设计了面向多核处理器地址转换缓存策略,减少地址转换的时间开销。最后实现了支持高并发访问NVM存储系统(CNVMS)的原型,并使用通用测试工具进行了随机读写、顺序读写、混合读写和实际应用负载的测试。实验结果表明,与PMBD相比,所提策略能提高1%~22%的读写速度和9%~15%的IOPS,验证了CNVMS策略能有效提高NVM存储系统的I/O性能和访问请求处理速度。 展开更多
关键词 nvm 存储系统 I/O系统软件栈
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一种支持大页的层次化DRAM/NVM混合内存系统 被引量:5
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作者 陈吉 刘海坤 +3 位作者 王孝远 张宇 廖小飞 金海 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期2050-2065,共16页
随着大数据应用的涌现,计算机系统需要更大容量的内存以满足大数据处理的高时效性需求.新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)结合传统动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)组成的混合内存系统具有内存容量大、功... 随着大数据应用的涌现,计算机系统需要更大容量的内存以满足大数据处理的高时效性需求.新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)结合传统动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)组成的混合内存系统具有内存容量大、功耗低的优势,因而得到了广泛关注.大数据应用同时也面临着旁路转换缓冲器(translation lookaside buffer,TLB)缺失率过高的性能瓶颈.大页可以有效降低TLB缺失率,然而,在混合内存中支持大页面临着大页迁移开销过大的问题.因此,设计了一种支持大页和大容量缓存的层次化混合内存系统:DRAM和NVM分别使用4KB和2MB粒度的页面分别进行管理,同时在DRAM和NVM之间实现直接映射.设计了基于访存频率的DRAM缓存数据过滤机制,减轻了带宽压力.提出了基于内存实时信息的动态热度阈值调整策略,灵活适应应用访存特征的变化.实验显示:与使用大页的全NVM内存系统和缓存热页(caching hot page,CHOP)系统相比平均有69.9%和15.2%的性能提升,而与使用大页的全DRAM内存系统相比平均只有8.8%的性能差距. 展开更多
关键词 动态随机存储器 非易失性存储器 混合内存 大页 缓存过滤
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基于高性能SOC FPGA阵列的NVM验证架构设计与验证 被引量:5
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作者 刘珂 蔡晓军 +2 位作者 张志勇 赵梦莹 贾智平 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期265-272,共8页
新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)技术日渐成熟,延迟越来越低,带宽越来越高,未来将不仅有可能取代以动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)为代表的易失型存储设备在主存中的垄断地位,还有可能取代传统Flash... 新型非易失性存储器(non-volatile memory,NVM)技术日渐成熟,延迟越来越低,带宽越来越高,未来将不仅有可能取代以动态随机存储器(dynamic random access memory,DRAM)为代表的易失型存储设备在主存中的垄断地位,还有可能取代传统Flash和机械硬盘作为外存服务未来的计算机系统.如何综合各类新型存储的特性,设计高能效的存储架构,实现可应对大数据、云计算所需求的新型主存系统已经成为工业界和学术界的研究热点.提出基于高性能SOC FPGA阵列的NVM验证架构,互联多级FPGA,利用多层次FPGA结构扩展链接多片NVM.依据所提出的验证架构,设计了基于多层次FPGA的主从式NVM控制器,并完成适用于该架构的硬件原型设计.该架构不仅可以实现测试同类型多片NVM协同工作,也可以进行混合NVM存储管理方案验证. 展开更多
关键词 非易失存储器 FPGA阵列 混合存储 nvm存储控制器 片上系统FPGA
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面向NVM存储系统的快速文件访问系统 被引量:3
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作者 贺庆建 蔡涛 +1 位作者 王杰 牛德姣 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2020年第2期541-546,共6页
NVM存储设备系统具备提供高吞吐的潜质,包括接近内存的读写速度、字节寻址特性和支持多路转发等优势。但现有的系统软件栈并没有针对NVM去设计,使得系统软件栈存在许多影响系统访问性能的因素。通过分析发现文件系统的锁机制具有较大的... NVM存储设备系统具备提供高吞吐的潜质,包括接近内存的读写速度、字节寻址特性和支持多路转发等优势。但现有的系统软件栈并没有针对NVM去设计,使得系统软件栈存在许多影响系统访问性能的因素。通过分析发现文件系统的锁机制具有较大的开销,这使得数据的并发访问在多核心环境下成为一个难题。为了缓解这些问题,设计了无锁的文件读写机制以及基于字节的读写接口。通过取消基于文件的锁机制改变了粗粒度的访问控制,利用自主管理请求提高了进程的并发度;在设计能够利用字节寻址的新的文件访问接口时,不仅考虑了NVM存储设备的读写非对称,还考虑了其读写操作的不同特性。这些设计减少了软件栈的开销,有利于发挥NVM特性来提供一个高并发、高吞吐和耐久的存储系统。最后利用开源NVM模拟器PMEM实现了FPMRW原型系统,使用Filebench通用测试工具对FPMRW进行测试与分析,结果显示,FPMRW相对EXT+PMEM和XFS+PMEM能提高3%~40%的系统吞吐率。 展开更多
关键词 nvm存储系统 文件锁 字节寻址 文件系统 读写非对称
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Power-Aware Data Management Based on Hybrid RAM-NVM Memory for Smart Bracelet 被引量:1
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作者 Jin-Yu Zhan Jun-Huan Yang +2 位作者 Wei Jiang Yi-Xin Li Yi-Ming Zhang 《Journal of Electronic Science and Technology》 CAS CSCD 2017年第4期385-390,共6页
Wearable devices become popular because they can help people observe health condition.The battery life is the critical problem for wearable devices. The non-volatile memory(NVM) attracts attention in recent years beca... Wearable devices become popular because they can help people observe health condition.The battery life is the critical problem for wearable devices. The non-volatile memory(NVM) attracts attention in recent years because of its fast reading and writing speed, high density, persistence, and especially low idle power. With its low idle power consumption,NVM can be applied in wearable devices to prolong the battery lifetime such as smart bracelet. However, NVM has higher write power consumption than dynamic random access memory(DRAM). In this paper, we assume to use hybrid random access memory(RAM)and NVM architecture for the smart bracelet system.This paper presents a data management algorithm named bracelet power-aware data management(BPADM) based on the architecture. The BPADM can estimate the power consumption according to the memory access, such as sampling rate of data, and then determine the data should be stored in NVM or DRAM in order to satisfy low power. The experimental results show BPADM can reduce power consumption effectively for bracelet in normal and sleeping modes. 展开更多
关键词 Hybrid memory non-volatile memory(nvm) POWER-AWARE smart bracelet
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非易失性内存友好的线性哈希索引——NVM-LH
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作者 汤晨 黄国锐 金培权 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第3期623-629,共7页
非易失性内存(NVM)因其大容量、持久化、按位存取和读延迟低等特性而受到人们的关注,但它同时也具有写次数有限、读写速度不均衡等缺点。针对传统线性哈希索引直接在NVM上实现时会导致大量的随机写操作这一问题,提出了一种新的NVM友好... 非易失性内存(NVM)因其大容量、持久化、按位存取和读延迟低等特性而受到人们的关注,但它同时也具有写次数有限、读写速度不均衡等缺点。针对传统线性哈希索引直接在NVM上实现时会导致大量的随机写操作这一问题,提出了一种新的NVM友好的线性哈希索引NVM-LH。NVM-LH通过存储数据时的缓存行对齐实现了缓存友好性,同时提出了无日志的数据一致性保证策略。此外,NVM-LH还通过优化分裂和删除操作来减少NVM写操作。实验结果表明,NVM-LH在空间利用率上比CCEH高30%,在NVM写次数上比CCEH减少了15%左右,表现了更好的NVM友好性。 展开更多
关键词 非易失性内存 动态哈希 线性哈希 缓存行友好性 数据一致性
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与CMOS相容的嵌入式NVM技术(英文) 被引量:1
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作者 步建康 Courtney Parker William Belcher 《世界科技研究与发展》 CSCD 2007年第1期1-8,共8页
嵌入式NVM增强片上系统的功能和灵活性。对只需有限密度有限性能的嵌入式NVM的应用,传统的浮栅/SONOSNVM成本昂贵。与CMOS相容的嵌入式NVM技术是当前工业界的成功解决方案,并在诸如模拟技术微调应用中的位元级一直到数据或代码储存的千... 嵌入式NVM增强片上系统的功能和灵活性。对只需有限密度有限性能的嵌入式NVM的应用,传统的浮栅/SONOSNVM成本昂贵。与CMOS相容的嵌入式NVM技术是当前工业界的成功解决方案,并在诸如模拟技术微调应用中的位元级一直到数据或代码储存的千位元等级取得越来越广泛的应用。本文描述了与CMOS相容的嵌入式NVM技术的基本原理及特性,并简要介绍了工业界几种具代表性的与CMOS相容的嵌入式NVM技术。本文重点分析了我们在技术研发中遇到的独特的挑战及其解决方案。实验结果证明我们的方案有效地解决了面临的问题。 展开更多
关键词 CMOS相容 nvm 氧氮化硅 陷阱辅助隧道效应(TAT) 漏极雪崩热载流子(DAHC) 耐久力
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嵌入式非挥发性存储器NVM技术的发展趋势 被引量:1
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作者 倪昊 骆蓉颜 王盈 《集成电路应用》 2022年第10期1-4,共4页
阐述嵌入式NVM的发展趋势,对现有的和新兴的嵌入式NVM器件进行比较,从存储单元、工艺兼容和设计复用的角度提出真嵌入式NVM方法。探讨嵌入式NVM的新应用,应用驱动的性能强化需求,分析一个实际案例,包括嵌入式NVM的功耗、性能、可靠性优化。
关键词 非挥发性存储器 嵌入式nvm 存储单元 工艺兼容 设计复用
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基于NVM修复的模拟电路Trimming技术
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作者 高慧 张建平 李罗生 《微处理机》 2011年第5期18-21,25,共5页
模拟电路Trimming技术用于改善工艺波动及版图失配带来的影响,提高电路精度,改善电路性能。介绍了Trimming对于芯片电路设计的意义,基于非易失性存储器(NVM)进行Trim-ming的三种方法:直接输出、内建测试与自校准,以及Trimming电路的设... 模拟电路Trimming技术用于改善工艺波动及版图失配带来的影响,提高电路精度,改善电路性能。介绍了Trimming对于芯片电路设计的意义,基于非易失性存储器(NVM)进行Trim-ming的三种方法:直接输出、内建测试与自校准,以及Trimming电路的设计要点。使用NVM修复的Trimming方式可以广泛应用于高精度的模拟电路设计中。 展开更多
关键词 Trimming技术 模拟电路 非易失性存储器 工艺波动
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基于非易失混合内存的高速气象数据管理系统设计 被引量:1
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作者 陈超 顾青峰 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2023年第11期1922-1928,共7页
气象数据是典型的大数据,具有规模大、增速快和类型复杂等特点,而且气象模式数据由高性能计算机不断计算产生,同时也面临天气预报等气象业务的多种复杂查询,因此气象模式数据管理面临严峻的空间和性能挑战。非易失内存(NVM)是近年来应... 气象数据是典型的大数据,具有规模大、增速快和类型复杂等特点,而且气象模式数据由高性能计算机不断计算产生,同时也面临天气预报等气象业务的多种复杂查询,因此气象模式数据管理面临严峻的空间和性能挑战。非易失内存(NVM)是近年来应用的新型存储介质,具有性能高、存储密度高和非易失等优势,但同时也具有很多特殊的硬件特性,需要进行软件协同设计才能充分发挥其性能优势。因此,以非易失内存的硬件特征为出发点,设计了一种高速气象数据管理系统,相对于目前的内存数据管理系统,性能增幅为114.2%,且同时具有更大的存储容量和更低的单位容量成本。 展开更多
关键词 非易失内存 数据管理 模式数据 气象
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基于混合内存的Apache Spark缓存系统实现与优化 被引量:2
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作者 魏森 周浩然 +1 位作者 胡创 程大钊 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期10-21,共12页
随着大数据时代数据规模的激增,内存计算框架得到了长足发展。主流内存计算框架Apache Spark使用内存来缓存中间结果,大幅度地提升了数据处理速度。同时,具有较快的读写速度和较大容量的非易失性存储器NVM在内存计算领域展现出了巨大的... 随着大数据时代数据规模的激增,内存计算框架得到了长足发展。主流内存计算框架Apache Spark使用内存来缓存中间结果,大幅度地提升了数据处理速度。同时,具有较快的读写速度和较大容量的非易失性存储器NVM在内存计算领域展现出了巨大的发展前景,使用DRAM和NVM构建Spark混合缓存系统成为一种可行方案。文中提出了一种基于DRAM-NVM混合内存的Spark缓存系统,该系统选择平面混合缓存模型作为设计方案,然后为缓存块管理系统设计了专用的数据结构,并提出了适用于Spark的混合缓存系统整体设计架构。另外,为了将频繁访问的缓存块保存在DRAM缓存中,提出了基于缓存块最小重用代价的混合缓存管理策略。首先从DAG信息中获取RDD的未来重用次数,未来重用次数多的缓存块将被优先保存在DRAM缓存中,并在缓存块迁移时考虑了迁移成本。设计实验表明,DRAM-NVM混合缓存相比原有缓存系统的性能平均提升了53.06%,对于相同的混合内存,所提策略相比默认缓存策略有平均35.09%的提升。同时,使用文中设计的混合系统只需要1/4的DRAM和3/4的NVM作为缓存,就能达到全部DRAM缓存约79%的性能表现。 展开更多
关键词 SPARK 缓存管理策略 nvm 混合内存
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基于铁电晶体管的存储与存算一体电路
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作者 刘勇 李泰昕 +2 位作者 祝希 杨华中 李学清 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第9期3083-3097,共15页
近年来,物联网和人工智能等技术的发展对片上存储与智能计算的能效、密度以及性能提出了更高的要求。面对传统CMOS处理器的能效与密度瓶颈,以及传统冯·诺伊曼架构的“存储墙”瓶颈,以铁电晶体管(FeFET)为代表的新型非易失存储器(N... 近年来,物联网和人工智能等技术的发展对片上存储与智能计算的能效、密度以及性能提出了更高的要求。面对传统CMOS处理器的能效与密度瓶颈,以及传统冯·诺伊曼架构的“存储墙”瓶颈,以铁电晶体管(FeFET)为代表的新型非易失存储器(NVM)提供了新的机遇。FeFET具有非易失、高能效、高开关比等特点,非常适合低功耗、高密度场景下的存储与存算一体(CiM)应用,为数据密集型应用在边缘端的部署提供支持。该文回顾了FeFET的发展历程、结构、特性以及建模相关的工作,概述了FeFET存储器在电路结构和访存机制上的探索与优化。进一步地,该文还探讨了FeFET CiM在非易失计算、存内逻辑计算、矩阵向量乘法以及内容可寻址存储器上的应用。最后,该文从不同方面分析并展望了基于FeFET的存储与CiM电路的前景与挑战。 展开更多
关键词 铁电晶体管 铁电器件 存储器 存内计算 非易失存储器
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