Evaluation of system-level impacts of a persistent main memory architecture

Abstract

Por cerca de 30 anos, os sistemas de memória computacional têm sido essencialmente os mesmos: tecnologias de memória volátil de alta velocidade como SRAM e DRAM utilizadas para caches e memória principal; discos magnéticos para armazenamento persistente; e memória flash, persistente e de baixa velocidade, para armazenamento com características de baixa capacidade e baixo consumo de energia, tais como dispositivos móveis e embarcados. Hoje estão emergindo novas tecnologias de memória não-volátil, que prometem mudar radicalmente o cenário de sistemas de memória. Neste trabalho são avaliados impactos (em nível de sistema) de latência e energia supondo um computador com memória principal persistente usando PCRAM e Memristor. Os resultados experimentais suportam a viabilidade de se empregar tecnologias emergentes de memória não-volátil como memória principal persistente, indicando que as vantagens de consumo de energia com relação a DRAM devem ser significativas. Esse estudo também compara o desenvolvimento de aplicações usando tanto uma abordagem tradicional usando sistema de arquivos quanto utilizando um framework específico para persistência em memória. Conclui-se que, para colher os principais benefícios potencialmente oferecidos por memória principal persistente, é necessário utilizar novas abordagens de programação que não estabelecem uma separação entre memória volátil e armazenamento secundário.

For almost 30 years, computer memory systems have been essentially the same: volatile, high speed memory technologies like SRAM and DRAM used for cache and main memory; magnetic disks for high-end data storage; and persistent, low speed flash memory for storage with low capacity/low energy consumption requirements such as embedded/mobile devices. Today we watch the emergence of new non-volatile memory (NVM) technologies that promise to radically change the landscape of memory systems. In this work we assess system-level latency and energy impacts of a computer with persistent main memory using PCRAM and Memristor. The experimental results support the feasibility of employing emerging non-volatile memory technologies as persistent main memory, indicating that energy improvements over DRAM should be significant. This study has also compared the development and execution of applications using both a traditional filesystem design and a framework specific of in-memory persistence (Mnemosyne). It concludes that in order to reap the major rewards potentially offered by persistent main memory, it is necessary to take new programming approaches that do not separate volatile memory from persistent secondary storage.