Collaborative Research: Cross-Layer Exploration of Non-Volatile Solid-State Memories to Achieve Effective I/O Stack for High-Performance Computing Systems

协作研究:非易失性固态存储器的跨层探索,为高性能计算系统实现有效的 I/O 堆栈

基本信息

  • 批准号:
    1102605
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 17.54万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-09-20 至 2013-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The objective of this research is to develop techniques that utilize solid-state memory technologies from device, circuit, architecture, and system perspectives across I/O hierarchy in order to exploit their true potential for improving I/O stack performance in high-performance computing systems. I/O friendly memory system architectures will be developed to enable hybrid processor-memory 3D integrations with largely reduced off-chip I/O traffic. Adaptive cache management and hotspot prediction methods will be developed to address the low random write performance of solid-state drives, and data processing techniques will be developed to enable run-time configurable trade-offs among solid-state drive performance characteristics. A comprehensive full-system simulation infrastructure will be developed to evaluate and demonstrate the research under diverse high-performance computing workloads.The research will facilitate the high-performance computing systems to most effectively utilize existing/emerging memory and processing technologies to tackle the grand I/O stack design challenge. It can greatly contribute to enabling high-performance computing systems to stay on track of their historic scaling, and hence benefit numerous real-life applications such as biology, chemistry, earth science, health care, etc. This project will also contribute to the society through engaging under-represented groups, research infrastructure dissemination for education and training, and outreach to high school students.
本研究的目标是从跨 I/O 层次结构的设备、电路、架构和系统角度开发利用固态存储器技术的技术,以挖掘其在高性能计算中提高 I/O 堆栈性能的真正潜力系统。 I/O 友好的内存系统架构将被开发,以实现混合处理器-内存 3D 集成,同时大大减少片外 I/O 流量。将开发自适应缓存管理和热点预测方法来解决固态驱动器的低随机写入性能,并且将开发数据处理技术以实现固态驱动器性能特性之间的运行时可配置权衡。将开发一个全面的全系统仿真基础设施,以评估和演示不同高性能计算工作负载下的研究。该研究将促进高性能计算系统最有效地利用现有/新兴的内存和处理技术来解决重大问题/O 堆栈设计挑战。它可以极大地帮助高性能计算系统保持其历史性的扩展,从而使生物学、化学、地球科学、医疗保健等众多现实生活中的应用受益。该项目还将为社会做出贡献通过让代表性不足的群体参与进来、传播教育和培训研究基础设施以及向高中生进行推广。

项目成果

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