Multilevel / triple-nivå cell nonvolatile minnen (MLC / TLC NVM) såsom fas-förändring minne (PCM) och resistive RAM (RAM) är föremål för aktiv forskning och utveckling som ersättningskandidater för DRAM, som begränsas av dess höga uppdateringskraft och dålig skalpotential. Utöver fördelarna med icke-volatilitet (låg uppdateringseffekt) och förbättrad skalbarhet erbjuder MLC/TLC NVM hög datatäthet och minneskapacitet över DRAM. MLC/TLC-NVM:s lönsamhet är dock begränsad främst på grund av den höga programmeringsenergin och latensen samt den låga uthålligheten hos NVM-celler; dessa tillskrivs främst det iterativa program-och-verifieringsförfarande som krävs för programmering av NVM-cellerna. Denna artikel föreslår komprimering-expansion (CompEx) kodning, en låg overhead system som synergistiskt integrerar mönsterbaserad komprimering med expansion kodning för att realisera samtidig energi, latens, och livstid förbättringar i MLC / TLC NVMs. CompEx kodning är agnostisk för valet av komprimeringsteknik; i detta arbete utvärderar vi CompEx kodning med hjälp av både frekvent mönsterkomprimering (FPC) och bas-delta-immediate (B I) komprimering. CompEx-kodning integrerar FPC/B I med (k,m) q "expansion" kodning; expansionskoder är en klass av q-ary linjära blockkoder som kodar data med hjälp av endast lågenergitillstånd i en q-ary NVM-cell. CompEx-kodning minskar samtidigt energi och latens och förbättrar livslängden för minimalt till noll minne overhead och försumbar logik overhead (-10k grindar, som är <0,1% per NVM modul). Dessutom föreslår vi CompEx++ kodning, som utökar CompEx kodning genom att utnyttja den variabla kompressibiliteten hos mönsterbaserade kompressionstekniker. CompEx++-kodning integrerar anpassade expansionskoder till var och en av komprimeringsmönstren för att utnyttja maximal energi/latensfördelar med CompEx-kodning. Våra fullsystemssimuleringar med TLC RRAM visar att CompEx/CompEx++-kodning minskar den totala minnesenergin med 57%/61% och skriver latens med 23,5%/26%; dessa förbättringar innebär en 5,7%/10,6% förbättring av IPC, en 11,8%/19,9% förbättring av huvudminne bandbredd, och 1,8× förbättring av livslängden jämfört med klassisk binär kodning med hjälp av data-jämförande skriva. CompEx/CompEx++-kodning behandlar således de utmaningar som MLC/TLC:s NVM:s programmeringsenergi/latens och livstid innebär, vilket utgör ett allvarligt tekniskt hinder för deras införande i högpresterande datorsystem.
I REF föreslår författarna ett kodningssystem för kompressionsexpansion (CompEx) som integrerar kompression med expansionskodning för att minska energi och latens och förbättra livslängden i icke-flyktiga minnen på flernivå/Triple-nivå (MLC/TLC).
CompEx++: Compression-Expansion Coding for Energy, Latency, and Lifetime Improvements in MLC/TLC NVMs
{'venue': 'TACO', 'journal': None, 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}