2021 Fiscal Year Research-status Report
複合型メインメモリのための次世代型メモリ管理方式の創出
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19K20232
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐藤 雅之 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (50781308)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 複合型メインメモリ / メタデータ / プリフェッチ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代のメモリシステムとして，高バンド幅積層メモリモジュールと大容量外部メモリモジュールを併用した複合型メインメモリが注目されている．一方で，複合型メインメモリでは，2つのモジュールに分けて保存されるデータをアプリケーションの実行状況に合わせてどう管理するかが性能向上や低消費電力化への課題となる．このことから，複合型メインメモリが将来主流になることを見据え，高効率なデータ管理方式を実現することを目的とし，研究を遂行してきた．
本年度は特にアーキテクチャレベルによる高性能・低消費電力なメモリ管理機構の設計と評価に取り組んだ．特に，複合型メインメモリのための低オーバーヘッドメモリ管理戦略に関する管理方式の具体的な手法の実現方法について検討を行った．本複合型メインメモリでは広いメモリ空間を管理するためのメタデータ保持コストを抑制しつつ，実行時の性能・電力オーバーヘッドを削減する必要がある．そこで，これまで継続していたメタデータに対するアクセスパターンの分析結果に基づき，階層間のデータ管理に用いられるメタデータを事前にロードするプリフェッチ機構の設計を詳細化しその初期評価に取り組んだ．本機構はプログラム実行中にアクセスされるデータのアドレスをモニタリングし，アクセスされたデータから将来アクセスされるデータの位置を前年度明らかにした規則性に基づいて予測し，対象データのアクセスに必要なメタデータをメモリコントローラ内に事前にプリフェッチする．本機構によりメモリコントローラ内でのメタデータ保持コストを削減しつつ，メモリアクセスレイテンシを削減することが可能である．評価結果から，本機構により高性能情報処理基盤の性能向上を低いハードウェアコストで実現できることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は，複合型メインメモリのための高効率なデータ管理方式に向けて，これまで継続していたメタデータに対するアクセスパターンの分析結果に基づき，階層間のデータ管理に用いられるメタデータを事前にロードするプリフェッチ機構の初期設計とその初期評価に取り組んだ．本機構はプログラム実行中にアクセスされるデータのアドレスをモニタリングし，アクセスされたデータから将来アクセスされるデータの位置を前年度明らかにした規則性に基づいて予測し，対象データのアクセスに必要なメタデータをメモリコントローラ内に事前にプリフェッチする．本成果は高性能・低消費電力のマイクロプロセッサに関するに関する学会COOL Chipsにて発表し，初期評価結果を論文としてまとめることができた．また，本成果に基づき，高性能な複合型メインメモリシステムに向けて詳細設計と詳細評価向けた準備を行なった．これにより，次年度の性能・消費電力等の評価に向けた準備を整えることができた．以上のことから，概ね計画通りに研究が進捗していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，複合型メインメモリのための高効率なデータ管理方式に向けて検討を進める．特に，今年度行ったメモリコントローラ上のメタデータキャッシュに必要なメタデータをプリフェッチする機構の初期設計とその結果に基づき，本機構についてアーキテクチャシミュレータを用いた評価を性能と消費電力の観点からより詳細な評価を行う．また，その成果の国際論文誌・国際学会への投稿を目指す．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が発生した理由としては，新型コロナウィルスの流行による各国の入国制限・国内での入国時隔離措置が継続しており，その回避により海外学会参加のための旅費・参加費支出が大幅に減少したためである．
使用計画については，成果のさらなる創出とその発信のための費用として用いる．具体的には，アーキテクチャシミュレータを用いた性能と消費電力の評価を充実・加速するために，さらなる開発用・計算用マシンの購入やデータ保全用の追加ディスクの購入等の計算機環境整備にあてる．また，論文投稿料や国内学会参加のための旅費・参加費支出に用いることにより，得られた成果の国際論文誌・学会への追加投稿を目指す．
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Research Products
(1 results)
