A study on software-based emulation of next-generation memory devices

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K00115
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 広渕 崇宏 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 主任研究員 (20462864)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高野 了成 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 情報・人間工学領域, 研究グループ長 (10509516)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 不揮発メモリ / ハイパーバイザ / 仮想マシン / 仮想計算機 / エミュレーション / MRAM / PCM / RRAM

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、仮想計算機技術を用いて、次世代メモリが接続された計算機があたかも存在するかの状況をソフトウェア上で再現する手法（エミュレーション手法）を研究する。平成30年度は、全体の研究期間3年において最終年度にあたる。これまでに開発した研究成果の完成度を高めるとともに、その取りまとめを行った。

第一に、これまで開発してきた次世代メモリの性能特性をエミュレーションする技術について、より新しい世代のCPUを対象にプログラムの移植を行った。その結果、昨年度よりも大幅に再現誤差を縮小することに成功した。ワークロードによっては1.1%以内に誤差が収まることを確認した。CPUが備えるパフォーマンスカウンタの精度が向上したことが再現誤差の縮小に寄与した可能性がある。網羅的な性能評価実験を行い、その結果を取りまとめて英語論文誌に投稿した。

第二に、上記エミュレーション技術の応用先を広げるため、更なる機能強化に取り組んだ。さらに新しい最新世代のCPUに移植したところ、再現精度が大幅に落ちるという現象が発生した。公開されている技術資料は十分ではなく原因の究明は容易ではなかったものの、挙動を詳細に分析することで問題を解決することができた。最新世代のCPUが備える性能監視機能が従来のものと異なることが原因であった。また、マルチスレッドプログラムへの対応およびハイブリッドメモリシステムへの対応について、基本的な設計を行いプロトタイプを作成した。今後、評価実験を行い国際会議等への投稿を予定する。