内存处理的现代入门

下载PDF摘要：绝大多数设计用于将数据移至计算的现代计算系统。这种设计选择直接与至少三个导致性能，可伸缩性和能源瓶颈的计算关键趋势背道而驰：（1）数据访问是一个关键瓶颈，因为许多重要的应用程序都越来越密集地使用数据，并且内存带宽和能源无法很好地扩展，（ 2）能耗是几乎所有计算平台（尤其是服务器和移动系统）中的关键限制因素，（3）数据移动（尤其是从芯片到芯片的数据移动）在带宽，能耗和延迟方面非常昂贵，远远超过了计算。这些趋势在当今数据密集型服务器和能源紧张的移动系统中尤为严重。同时，常规存储技术在可靠性，能源和性能方面正面临许多技术扩展挑战。结果，内存系统架构师可以以不同的方式组织内存并使其更智能，但代价是更高的成本。 3D堆叠的内存加逻辑的出现，最新DRAM芯片内部采用纠错码，各种主内存标准和芯片的泛滥，专门用于不同目的（例如，图形，低功耗，高带宽，低延迟），以及必要性为严重的可靠性和安全性问题（例如RowHammer现象）设计新解决方案的过程就是这种趋势的证据。本章讨论了最近的研究，该研究旨在切实可行地实现接近数据的计算，这种方法我们称为内存处理（PIM）。 PIM将计算机制放置在数据存储的地方或附近（即，在存储芯片内部，3D堆栈存储器的逻辑层中或在存储控制器中），以便减少或消除计算单元与存储器之间的数据移动。