Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.10
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pp.23-31
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2011
Recently, Solid state disk is mainly used because this device has lower power consumption as well as higher response time. But it features higher price and lower performance at delete and write operations compared with HDD. To compensate this defect, Hybrid hard disk with internal non-volatile flash memory was issued. This NVCache is used as a kind of cache for disk blocks. In this paper, an I/O scheme for H-HDD is proposed for improving low power consumption as well as response time. Our method is to use this NVCache as read cache mainly and write cache when write requests are concentrated. In read cache operation, disk blocks with higher priority determined on basis of time as well as spatial localities are prefetched, which can improve response time. The write operation is conducted only at write peak time as disk spindle up costs higher battery power as well as response time. Experiments results show that the suggested method can improve response time of H-HDD and lower the power consumption.
Previous buffer cache schemes for multimedia storage systems only exploited the sequential references of multimedia files and didn't consider looping references. However, in some video applications like foreign language learning, users mark the scene as loop area and then application automatically playbacks the scene several times. In this paper, we propose a new buffer replacement scheme, called HBM(Hybrid Buffer Management), for multimedia storage systems that have both sequential and looping references. Proposed scheme assumes that application layer informs reference pattern of files to file system. Then HBM applies an appropriate replacement policy to each file. Our simulation experiments show that HBM outperforms previous buffer cache schemes such as DISTANCE and LRU.
Oh, Chansoo;Kang, Dong Hyun;Lee, Minho;Eom, Young Ik
Journal of KIISE
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v.42
no.11
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pp.1314-1321
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2015
Mobile devices employ buffer cache mechanisms, just as in computer systems such as desktops or servers, to mitigate the performance gap between main memory and secondary storage. However, DRAM has a problem in that it accelerates battery consumption by performing refresh operations periodically to maintain the stored data. In this paper, we propose a novel buffer cache scheme to increase the battery lifecycle in mobile devices based on a hybrid main memory architecture consisting of DRAM and non-volatile PCM. We also suggest a new buffer cache policy that allocates buffers based on process states to optimize the performance and endurance of PCM. In particular, our algorithm allocates each page to the appropriate position corresponding to the state of the application that owns the page, and tries to ensure a rapid response of foreground applications even with a small amount of DRAM memory. The experimental results indicate that the proposed scheme reduces the elapsed time of foreground applications by 58% on average and power consumption by 23% on average without negatively impacting the performance of background applications.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.19
no.7
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pp.113-130
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2014
In this paper, we propose BLOCS algorithm to find sequence of data that should be saved in cache device of hybrid storage system which uses SSD as a cache device. BLOCS algorithm which uses a sequence pattern mining scheme, creates a set of frequently requested sectors with respect to requested order of sectors. To compare the performance of the proposed scheme, we introduce Distance (DIST) based scheme, Request Frequency (FREQ) based scheme, and Frequency times Size (F-S) based scheme. We measure the hit ratio and I/O latency of different caching schemes using hybrid storage caching simulator. We acquired booting workload along with ten scenarios of launching applications and use the workloads as input to the cache simulator. After experiment with booting workload, we find that BLOCS scheme gives hit ratio of 61% which is about 15% higher than the least performing DIST scheme.
To enable hard real-time systems to take advantage of multicore processors, it is crucial to obtain the worst-case execution time (WCET) for programs running on multicore processors. However, this is challenging and complicated due to the inter-thread interferences from the shared resources in a multicore processor. Recent research used the combined cache conflict graph (CCCG) to model and compute the worst-case inter-thread interferences on a shared L2 cache in a multicore processor, which is called the CCCG-based approach in this paper. Although it can compute the WCET safely and accurately, its computational complexity is exponential and prohibitive for a large number of cores. In this paper, we propose three counter-based approaches to significantly reduce the complexity of the multicore WCET analysis, while achieving absolute safety with tightness close to the CCCG-based approach. The basic counter-based approach simply counts the worst-case number of cache line blocks mapped to a cache set of a shared L2 cache from all the concurrent threads, and compares it with the associativity of the cache set to compute the worst-case cache behavior. The enhanced counter-based approach uses techniques to enhance the accuracy of calculating the counters. The hybrid counter-based approach combines the enhanced counter-based approach and the CCCG-based approach to further improve the tightness of analysis without significantly increasing the complexity. Our experiments on a 4-core processor indicate that the enhanced counter-based approach overestimates the WCET by 14% on average compared to the CCCG-based approach, while its averaged running time is less than 1/380 that of the CCCG-based approach. The hybrid approach reduces the overestimation to only 2.65%, while its running time is less than 1/150 that of the CCCG-based approach on average.
In enterprise environments, hybrid storage typically utilizes SSDs over disk-based RAID. Typically, SSDs over RAID are used as the data cache. Recently, the LeavO caching scheme was introduced to reduce the parity update overhead of the underlying RAID. In this paper, we combine the data caching and LeavO caching schemes and derive cost models of the combined cache to determine the optimal data and LeavO cache sizes. We also propose the Adaptive Combined Cache that dynamically adjusts the data cache and LeavO cache sizes for evolving workloads. Experimental results show that the performance of the Adaptive Combined Cache is significantly superior to that of the conventional data caching scheme and is comparable with that of the off-line optimal scheme.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.11
no.2
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pp.87-95
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2016
Nonvolatile memory (NVM) is being considered as an alternative of traditional memory devices such as SRAM and DRAM, which suffer from various limitations due to the technology scaling of modern integrated circuits. Although NVMs have advantages including nonvolatility, low leakage current, and high density, their inferior write performance in terms of energy and endurance becomes a major challenge to the successful design of NVM-based memory systems. In order to overcome the aforementioned drawback of the NVM, extensive research is required to develop energy- and endurance-aware optimization techniques for NVM-based memory systems. However, researchers have experienced difficulty in finding a suitable simulation tool to prototype and evaluate new NVM optimization schemes because existing simulation tools do not consider the feature of NVM devices. In this article, we introduce a NVM-based cache simulator to support rapid prototyping and evaluation of NVM-based caches, as well as energy- and endurance-aware NVM cache optimization schemes. We demonstrate that the proposed NVM cache simulator can easily prototype PRAM cache and PRAM+STT-RAM hybrid cache as well as evaluate various write traffic reduction schemes and wear leveling schemes.
PRAM is being considered as a potential successor to DRAM because of its characteristics such as byte-addressability, non-volatility, and high density. To gain its benefits, buffer cache replacement algorithm based on PRAM has been actively studied. However, most of the previous studies on buffer cache replacement algorithm limitedly exploit the byte-level performance of PRAM by focusing its limited lifetime and slower access latency compared to DRAM. In this paper, we propose a novel buffer cache replacement algorithm that fully considers the byte-level performance of PRAM and the performance of secondary storage. To take advantage of small size write on PRAM, proposed scheme keeps pages, which are frequently accessed with a small size write, on PRAM and allows the selective page migration from DRAM to PRAM. As a result, our scheme significantly reduces the number of PRAM writes. Our experimental results indicate for real workloads that our scheme reduces the number of PRAM writes by up to 92% and improves its performance by up to 62% compared to CLOCK.
KIPS Transactions on Computer and Communication Systems
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v.3
no.11
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pp.409-418
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2014
The amount of data located in storage servers has dramatically increased with the growth in cloud and social networking services. Storage systems with very large capacities may suffer from poor reliability and long latency, problems which can be addressed by the use of a hybrid disk, in which mechanical and flash memory storage are combined. The Linux-based SSD(solid-state disk) uses a caching technique based on the DM-cache utility. We assess the limitations of DM-cache by evaluating its performance in diverse environments, and identify problems with the caching policy that it operates in response to various commands. This policy is effective in reducing latency when Linux is running in native mode; but when Linux is installed as a guest operating systems on a virtual machine, the overhead incurred by caching actually reduces performance.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.6
no.5
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pp.665-671
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2011
The Competitiveness of Hybrid hard disk drive(H-HDD) for solid state disk(SSD) comes from both lower power consumption and higher reading speed. This paper suggests a prefetching scheme that can improve the performance of Non-Volatile cache(NVCache) memory installed on the H-HDD through prefetching disk blocks as well as files to the NVCache. The proposed scheme makes the highly used data such as booting files copy to the NVCache as an unit of file and the frequently accessed blocks copy to the NVCache. This prefetching is done on the idle time of disk queue and the priorities of prefetched target blocks are based on both time and spatial locality of blocks. Experiments results show that the suggested method can improve response time of H-HDD and also lower the power consumption.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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