Exploração de arquiteturas de memórias híbridas para sistemas embarcados utilizando memórias não voláteis
Date
2017-05-02Metadata
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O consumo de energia é tão importante quanto o desempenho em sistemas embarcados alimentados a bateria, pois cada vez mais estes sistemas precisam processar computação intensiva com um baixo consumo energético. Devido à alta contribuição do acesso à memória no consumo total de energia de sistemas embarcados, a arquitetura de memória influencia fortemente os objetivos dos projetos dos dispositivos embarcados. Existem, na literatura, diversas técnicas de otimização do acesso à memória para sistemas embarcados, possibilitando por parte do projetista do sistema, uma exploração do espaço de projeto abrangente para a arquitetura de memória. Muitas dessas técnicas são propostas devido aos problemas enfrentados com o avanço da tecnologia, como por exemplo, a memória tradicional baseada em SRAM (Static Random Access Memory) on-chip tornou-se um gargalo em desempenho e consumo energético para o projeto de sistemas embarcados, devido ao seu alto leakage e latência de leitura. As tecnologias emergentes de memórias não voláteis (NVM, Non-Volatile Memories), tal como STT-RAM (Spin-Transfer Torque RAM) e PCRAM (Phase Change RAM), são soluções candidatas para os futuros sistemas de memória, pois elas possuem algumas vantagens sobre a memória SRAM tradicional, como por exemplo, um menor consumo energético para as operações de leitura. Este trabalho apresenta um estudo de exploração realizadas em memórias híbridas utilizando memórias não voláteis em sistemas embarcados. O trabalho apresenta a investigação do acesso à memória do processador embarcado ARMv5, a análise dos acessos realizados, juntamente com os impactos dos acessos à memória no consumo e no desempenho para diferentes modelos híbridos de memórias com tecnologias emergentes, para um determinado conjunto de benchmarks retirados do MiBench. Os resultados são significativos, pois, por exemplo, conseguiu-se aumentar o número de acessos da memória scratchpad (SPM) híbrida utilizando memória SRAM de 16KB, STT-RAM 32KB e PCM de 8KB (SPM 4) em cerca de 0,99% quando comparada com uma memória SPM tradicional utilizando SRAM de 32KB (SPM 1), além de reduzir em média 23,81% a latência e 49,24% o consumo energético e diminuir o leakage em 46,65% e a área em 16.29%.
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