مصالحه انرژي مصرفي و قابليت اطمينان در طراحي حافظه هاي روي تراشه مبتني بر عناصر حافظه ي غيرفرار با زمان مانايي چندگانه

كارشناسي ارشد

در ابعاد نانومتري، افزايش توان نشتي سلول حافظه باعث شده است توان ايستاي حافظه نهان SRAM روي تراشه سهم قابل توجهي از توان مصرفي كل چند/بسا هسته‌اي‌هاي آيندهرا به خود اختصاص دهد.با تداوم كوچك شدن اندازه فناوري، كارآمدي روش‌هاي طراحي مدار و معماري به منظور كاهش توان نشتي حافظه‌هاي نهان SRAM كاسته مي‌شود. براي حل اين مسأله، استفاده از حافظه‌هاي نوظهور غيرفرار به عنوان يك جايگزين مطرح شده است. STTRAMاز فناوري حافظه مغناطيسي در مقايسه با حافظه‌هاي غيرفرار ديگر، بسيار محتمل است كه به دليل چگالي بالا، توان نشتي تقريباً صفر و مقاومت در برابر تشعشعات به عنوان حافظه به صورت فراگير استفاده شود.با داشتن سطح سلول بسيار كوچكتر از SRAM، استفاده از STTRAMها مي‌تواند حافظه نهان بسيار بزرگتري در سطح سيليكون يكسان در اختيار قرار دهد، كه منجر به بهبود قابل توجه عملكرد كلي سيستم و توان مصرفي به خصوص در حوزه چندهسته‌اي‌ها مي‌شود. با اين حال، STTRAM اشكالاتي مانند توان مصرفي و زمان نوشتن بيشتر، سيكل پايداري كمتر نسبت به SRAM واختلال خواندن دارد، كه برايبه‌كارگيري آن در حافظه‌هاي نهان نياز است برطرف شوند. كاهش زمان مانايي سلول‌هاي STTRAMبه عنوان روشي براي كاهش توان مصرفي و بهبود عملكرد نوشتن اين نوع حافظه‌ها شناخته شده است. از طرفي افزايش كارايي نوشتن، عمليات خواندن را از نظر سرعت و قابليت اطمينان داده در STTRAM تخريب مي‌كند.در اين پايان‌نامهيك لايه حافظه نهان كه تركيبي از بانك‌هاي حافظه STTRAMبا زمان‌هاي مانايي متفاوت است، براي چندپردازنده‌اي‌هاي سه بعدي پيشنهاد مي‌دهيم. بدين منظور، از يك مدل بهينه‌سازي براي پيدا كردن پيكربندي بهينه بانك‌هاي حافظه استفاده شده است. هدف از اين كار فراهم آوردن مصالحه‌اي ميان قابليت اطمينان، توان مصرفي و در نهايت بهبود كارايي است. نتايج شبيه‌سازي روي برنامه محك PARSEC نشان مي‌دهد در مقايسه با حافظه نهان شامل بانك‌هاي تمام-SRAM و تمام-STTRAM توان مصرفي و مساحت اشغال شده،كاهش و كارايي به طور ميانگين تا 35 درصد بهبود يافته است.

189545

دانشگاه علم و صنعت ايران

معماري سيستم هاي كامپيوتري

دكتر مهدي فاضلي - دكتر محمود فتحي