The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.21
no.2
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pp.27-32
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2021
This paper proposes an energy-efficient cache and memory management scheme for next-generation IoT devices. The proposed scheme adopts a low-power phase-change memory (PCM) as the main memory of IoT devices, aims at minimizing the write traffic to PCM, which is vulnerable to write operations. Specifically, when a cache block of the last-level cache memory is flushed to main memory, the cache block that causes less writes to PCM is preferentially replaced by tracking the modifications of each cache line that constitutes the cache block. In addition, by considering the reference bit of the cache block and the dirty bit of the cache lines, our scheme reduces the energy consumption without degrading the memory system performances. Through simulations using SPEC benchmarks, it is shown that the proposed scheme reduces the write traffic to PCM by 34.6% on average and the power consumption by 28.9%, without memory performance degradations.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.18
no.11
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pp.1-12
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2013
In multi-core processors, Last Level Cache(LLC) can reduce the speed gap between the memory and the core. For this reason, LLC has big impact on the performance of processors. LLC is composed of shared cache and private cache. In computer architecture community, most researchers have mainly focused on the management techniques for shared cache, while management techniques for private cache have not been widely researched. In conventional private LLC, memory is statically assigned to each core, resulting in serious performance degradation when the workloads are not fairly distributed. To overcome this problem, this paper proposes the replacement policy for managing private cache of LLC efficiently. As proposed core-aware cache replacement policy can reconfigure LLC dynamically, hit rate of LLC is increases drastically. Moreover, proposed policy uses 2-bit saturating counters to improve the performance. According to our simulation results, the proposed method can improve hit rates by 9.23% and reduce the access time by 12.85% compared to the conventional method.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.22
no.3
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pp.9-16
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2017
In recent computing systems, LRU replacement policy has been widely used because it can be simply implemented and applicable to most programs. However, if the working set size of the program is bigger than the actual cache size, LRU replacement policy may occur thrashing problem. Thrashing problem means that cache blocks are consistently replaced without re-referencing in the cache. This paper proposes a new cache management scheme to solve the thrashing problem in the second-level cache. The proposed scheme measures per set reuse frequency using EAF structure to find thrashing sets. When the cache miss occurs, it tests whether the address of the missed block is stored or not. If the address of the missed block is stored, it means that the recently evicted block is re-requested, so the reuse frequency is predicted high. In this case, the corresponding counter of the set is increased. When the counter value is bigger than the threshold value, we assume that the corresponding set shows high reuse frequency. The proposed scheme assigns the set with high reuse frequency to the additional small size cache to keep the blocks in the cache for a long time. Our experimental results show that the proposed scheme improves the IPC by 3.81% on average.
IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.9
no.4
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pp.205-210
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2014
Cache based live migration method utilizes a cache, which is accessible to both side (remote and local), to reduce the virtual machine migration time, by transferring only irredundant data. However, address space layout randomization (ASLR) is proved to reduce the memory duplicate ratio between targeted migration memory and the migration cache. In this pager, we analyzed the behavior of ASLR to find out how it changes the physical memory contents of virtual machines. We found that among six virtual memory regions, only the modification to stack influences the page-level memory duplicate ratio. Experiments showed that: (1) the ASLR does not shift the heap region in sub-page level; (2) the stack reduces the duplicate page size among VMs which performed input replay around 40MB, when ASLR was enabled; (3) the size of memory pages, which can be reconstructed from the fresh booted up state, also reduces by about 60MB by ASLR. With those observations, when applying cache-based migration method, we can omit the stack region. While for other five regions, even a coarse page-level redundancy data detecting method can figure out most of the duplicate memory contents.
In main-memory resident index structures, secondary cache misses considerably have an effect on the performance of index structures. Recently, several main-memory resident index structures that consider cache have been proposed to reduce the impact of secondary cache misses. However they still suffer from full secondary cache misses whenever visiting each level of a index tree, In this paper, we propose a new index structure that eliminates cache misses even when visiting each level of index tree. The proposed index structure prefetches the grandchildren of a current node. The basic structure of the proposed index structure is from CSB+-tree that uses the concepts of the node group to increase fan-out. However the insert algorithm of the proposed index structure reduces the cost of a split significantly, Also, we show the superiority of our algorithm through various performance evaluation.
Hong Hyun Taek;Pee Jun Il;Song Seok Il;Yoo Jae Soo
Journal of KIISE:Databases
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v.31
no.6
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pp.675-683
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2004
In main-memory resident index structures, secondary cache misses considerably have an effect on the performance of index structures. Recently, several main-memory resident index structures that consider cache have been proposed to reduce the impact of secondary cache misses. However they still suffer from full secondary cache misses whenever visiting each level of a index tree. In this paper, we propose a new index structure that eliminates cache misses even when visiting each level of index tree. The proposed index structure prefetches the grandchildren of a current node. The basic structure of the proposed index structure is from CSB+-tree that uses the concepts of the node group to increase fan-out. However the insert algorithm of the proposed index structure reduces the cost of a split significantly. Also, we show the superiority of our algorithm through various performance evaluation.
Different cores typically share the last-level cache in a multi-core processor. Threads running on different cores may interfere with each other. Therefore, the multi-core worst-case execution time (WCET) analyzer must be able to safely and accurately estimate the worst-case inter-thread cache interference. This is not supported by current WCET analysis techniques that manly focus on single thread analysis. This paper presents a novel approach to analyze the worst-case cache interference and bounding the WCET for threads running on multi-core processors with shared L2 instruction caches. We propose to use an interference matrix to model inter-thread interference, on which basis we can calculate the worst-case inter-thread cache interference. Our experiments indicate that the proposed approach can give a worst-case bound less than 1%, as in benchmark fib-call, and an average 16.4% overestimate for threads running on a dual-core processor with shared-L2 cache. Our approach dramatically improves the accuracy of WCET overestimatation by on average 20.0% compared to work.
JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.17
no.4
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pp.514-523
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2017
In this paper, we propose Adaptive Writeback-aware Cache management (AWC) to prolong the lifetime of non-volatile main memory systems by reducing the number of writebacks. The last-level cache in AWC is partitioned into Least Recently Used (LRU) segment and LRU using Dirty block Precedence (DP-LRU) segment. The DP-LRU segment evicts clean blocks first for giving reuse opportunity to dirty blocks. AWC can also determine the efficient size of DP-LRU segment for reducing the number of writebacks according to memory access patterns of programs. In the performance evaluation, we showed that AWC reduced the number of writebacks up to 29% and 46%, and saved the energy of a main memory system up to 23% and 49% in a single-core and multi-core, respectively. AWC also reduced the runtime by 1.5% and 3.2% on average compared to previous cache managements for non-volatile main memory systems, in a single-core and a multi-core, respectively.
Park, Se-Chun;Kim, You-Sung;Cho, Ho-Youb;Choi, Sung-Dae;Yoon, Mi-Sun;Kim, Tae-Yun;Park, Kun-Woo;Park, Jongsun;Kim, Soo-Won
ETRI Journal
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v.36
no.5
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pp.876-879
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2014
In current NAND flash design, one of the most challenging issues is reducing peak current consumption (peak ICC), as it leads to peak power drop, which can cause malfunctions in NAND flash memory. This paper presents an efficient approach for reducing the peak ICC of the cache program in NAND flash memory - namely, a program Cache Busy Time (tPCBSY) control method. The proposed tPCBSY control method is based on the interesting observation that the array program current (ICC2) is mainly decided by the bit-line bias condition. In the proposed approach, when peak ICC2 becomes larger than a threshold value, which is determined by a cache loop number, cache data cannot be loaded to the cache buffer (CB). On the other hand, when peak ICC2 is smaller than the threshold level, cache data can be loaded to the CB. As a result, the peak ICC of the cache program is reduced by 32% at the least significant bit page and by 15% at the most significant bit page. In addition, the program throughput reaches 20 MB/s in multiplane cache program operation, without restrictions caused by a drop in peak power due to cache program operations in a solid-state drive.
The speed gap between processors and disks is a serious problem. So, I/O sub-system limits the performance of computer system. To overcome the speed gap, caches have been used in computer system. By using cache, the access times to disk blocks can be reduced and the performance of computer system can be improved. In this paper, we proposed an efficient cache management algorithm for computer system which have buffer cache and disk cache. The proposed algorithm can minimize the duplicated blocks between buffet cache and disk cache. We evaluate the proposed algorithm by trace-driven simulation. The simulation results show that the proposed algorithm can reduce the mean access time to disk blocks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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