Utilizing Memory Parallelism for High Performance Data Processing
利用内存并行性进行高性能数据处理
基本信息
- 批准号:1536079
- 负责人:
- 金额:$ 17.5万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2015
- 资助国家:美国
- 起止时间:2015-08-01 至 2018-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
While advances in microprocessor design continue to increase computing speed, improvements in data access speed of computing systems lag far behind. At the same time, data-intensive large-scale applications, such as information retrieval, computer animation, and big data analytics are emerging. Data access delay has become the vital performance bottleneck of modern high performance computing (HPC). Memory concurrency exists at each layer of modern memory hierarchies; however, conventional computing systems are primarily designed to improve CPU utilization and have inherent limitations in addressing the critical issue of data movement in HPC. In this research, the PI proposes the concept of memory parallelism and the customized parallel memory (CuPM) system architecture in order to address data movement bottleneck issues. CuPM is an architecture designed to exploit memory concurrency to support high performance data processing (HPDP). This new abstraction extracts the general principles of parallel memory system by building on the new Concurrent-AMAT metric, a set of fresh theoretical results in data access concurrency, a series of recent successes in parallel I/O optimization, and new technology opportunities. CuPM is a novel cross-layer and cross-cutting approach for exploring and utilizing current and future memory technologies based on opportunities arising from memory concurrency.Current HPC systems do not fully recognize or exploit the concurrency that modern memory systems provide. The key new idea of CuPM is to establish a systematic way of exploring, enhancing, utilizing, and customizing memory concurrency to build effective memory systems. It will be developed with two goals: to understand and reveal the memory concurrency and its properties, and to explore and utilize current memory concurrency for HPDP. The former will evaluate the potential of the latter; while the latter will verify and testing the former. Together, they enable CuPM to address a central challenge for extreme computing ? efficient memory systems. The proposed CuPM architecture has the potential to transform systems from application through runtime through architecture.
虽然微处理器设计的进步不断提高计算速度,但计算系统数据访问速度的改进却远远落后。与此同时,信息检索、计算机动画、大数据分析等数据密集型大规模应用正在兴起。数据访问延迟已成为现代高性能计算(HPC)的重要性能瓶颈。现代内存层次结构的每一层都存在内存并发性;然而,传统的计算系统主要是为了提高 CPU 利用率而设计的,在解决 HPC 中数据移动的关键问题方面存在固有的局限性。在这项研究中,PI提出了内存并行的概念和定制并行内存(CuPM)系统架构,以解决数据移动瓶颈问题。 CuPM 是一种旨在利用内存并发性来支持高性能数据处理 (HPDP) 的架构。这种新的抽象通过建立在新的 Concurrent-AMAT 度量、数据访问并发方面的一组新的理论结果、并行 I/O 优化方面的一系列最新成功以及新技术机会的基础上,提取了并行内存系统的一般原理。 CuPM 是一种新颖的跨层和横切方法,用于基于内存并发性带来的机会来探索和利用当前和未来的内存技术。当前的 HPC 系统并未完全识别或利用现代内存系统提供的并发性。 CuPM 的关键新思想是建立一种探索、增强、利用和定制内存并发的系统方法,以构建有效的内存系统。它的开发有两个目标:理解和揭示内存并发性及其属性,以及探索和利用 HPDP 的当前内存并发性。前者会评估后者的潜力;而后者则对前者进行验证和测试。它们共同使 CuPM 能够解决极限计算的核心挑战?高效的记忆系统。所提出的 CuPM 架构有潜力将系统从应用程序到运行时再到架构进行转变。
项目成果
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