Design and Performance Analysis of High Performance Processor-Memory Integrated Architectures

고성능 프로세서-메모리 혼합 구조의 설계 및 성능 분석

The widening pClformnnce gap between processor and memory causes an emergence of the promising architecture, processor-memory (PM) integration In this paper, various design issues for P-M integration are studied, First, an analytical model of the DRAM access time is constructed considering both the bank conflict ratio and the DRAM page hit ratio. Then the points of both the performance improvement and the perfonnance bottle neck are found by the proposed model as designing on-chip DRAM architectures. This paper proposes the new architecture, called the delayed precharge bank architecture, to improve the perfonnance of memory system as increasing the DRAM page hit ratio. This paper also adapts an efficient bank interleaving mechanism to the proposed architecture. This architecture is verified !II he better than the hierarchical multi-bank architecture as well as the conventional bank architecture by executiun driven simulation. Eight SPEC95 benchmarks are used for simulation as changing parameters for the cache architecture, the number of DRAM banks, and the delayed time quantum.

프로세서 메모리 혼합 구조는 해마다 증가하는 프로세서와 메모리간의 성능 격차를 해결하는 대안으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 프로세서 메모리 혼합 구조의 여러 가지 설계 대안들을 고찰하였다. 이를 위해서 DRAM 접근 시간의 분석적 모델을 제안하고 성능 향상점 및 성능 병목점을 찾았다. 제안한 분석적 모델에 의하여 DRAM 페이지 적중률을 증대하여 성능을 향상시키는 구조로써 새로운 온칩 DRAM 구조인 프리차지 연기 뱅크 아키텍쳐를 제안하였다. 또한 제안한 뱅크 아키텍쳐에 효율적으로 적용할 수 있는 뱅크 인터리빙 방법을 제시하였다. 제안한 구조는 기존의 일반적 DRAM 구조 및 계층적 다중-뱅크 구조보다 우수함을 시뮬레이션을 통하여 증명하였다. 시뮬레이션은 SimpleScalar 툴을 개조하여 사용하였고, SPEC95 벤치마크에 대해서, 캐쉬 메모리의 크기, 뱅크 개수, 프리차지 연기 시간 등의 변화에 대한 성능을 분석하였다.