고성능 컴퓨팅을 위한 압축 메모리 구조 설계 = Design of Compressed Memory Architecture for High Performance Computing

국문 초록 (Abstract)

실시간 데이타 압축 기법은 저장 시스템의 용량과 저장 시스템간의 대역폭을 동시에 증가시킴으로써 프로세서-메모리, 메로리-디스크간의 성능 격차를 줄이기 위한 새로운 대안으로 연구되어 왔다. 하지만 압축 데이타를 복원하는데 소요되는 시간은 압축 기법의 장점을 상쇄시킬 만큼 큰 오버헤드로 작용한다. 본 논문에서는 이러한 복원 오버헤드를 줄이기 위해 선택적 압축 기법과 복원 오버헤드 감춤 기법들을 적용한 선택적 압축 메모리 시스템을 제안하고 선택적으로 압축된 데이타를 효과적으로 접근하기 위한 캐쉬 구조와 메모리 운용 방법을 제시한다. 제안된 선택적 압축 메모리 시스템의 성능은 분석적 모델과 트레이스 구동 방식의 실험을 통해 평가된다. 실험 결과에 따르면 선택적 압축 메모리 시스템의 성능은 데이타의 압축율과 응용 프로그램의 데이타 접근 유형에 따른압축 블록의 참조율 및 복원 오버헤드를 줄이기 위해 장착된 복원 버퍼의 접근 성공률에 따라 좌우됨을 알 수 있다. 복원 버퍼는 대부분의 벤치마크 프로그램들에 대해서 기존의 복원 오버헤드를 70% 이상 줄여주며 이 경우 일반적인 메모리 시스템에 비해 최대 20%까지의 성능 향상을 보인다. 뿐만 아니라 선택적 압축 기법은 평균 47%의 데이타 이동시간의 감소와 10%의 온 칩 캐쉬 접근 실패 횟수의 감소 효과를 제공한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

On-line data compression is a new alternative technique for reducing processor-memory and memory-disk performance gap, which can increase both the capacity and the bandwidth of storage systems. However, decompression overhead, the time taken to decompress compressed data may set off the benefits of compression technique. In this research, a selective compressed memory system (SCMS) based on a selective compression technique and decompression overhead hiding techniques to reduce the decompression overhead is proposed. Futhermore, an effective cache architecture and its management method are presented to support efficient access and selective data compression. Performance of the proposed SCMS is evaluated via analytical model and trace-driven simulation. In according to the simulation result, the performance of SCMS is influenced by compression ratio and the reference ratio of compressed data blocks, which is related to the data access pattern of application programs and hit ratio of decompression buffer. Decompression buffer can reduce the decompression overhead for the most of benchmark programs by more than 70%, and the average memory access time is reduced by 20% against the conventional memory system. It is shown that selective compression technique can provide approximately 47% decrease in the data transfer time and 10% decrease in the on-chip cache miss frequency over the conventional memory system.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. 관련 연구
• 3. 선택적 압축 메모리 시스템 (SCMS)
• 4. 분산적 모델을 통한 성능 예측
• 5. 실험을 통한 성능 평가
• 6. 결론
• 참고문헌
• 저자소개