一种新的用于分布共享存储系统的存储器一致性算法

ＳＶＭ系统或称ＤＳＭ系统是在基于分布存储器的多处理机上，实现物理上分布但逻辑上共享的存储系统．它集共享存储器易于编程和分布存储器可扩充性好于一体，为ＭＰＰ计算机的使用带来了方便．本文首先介绍了ＳＶＭ系统的数据一致性问题及其解决办法，然后提出了一种新的固定分布管理算法ＮＦＤＭＡ，并对此算法作了分析，最后与李凯的固定分布管理算法作了比较．     

面向共享虚拟存储系统的编译支持的通信优化技术

当前的面向消息传递的自动并行编译器由于各种原因,只能支持极有限的一类数据并行应用程序,共享虚拟存储系统ＳＶＭ和面向共享存储的编译技术的相结合有效地解决了这一问题,使得编写并行应用程序变得十分容易,而且易于移植,然而,研究表明通信是影响基于ＳＶＭ的应用程序性能的主要因素之一。在文中,针对底层ＳＶＭ的特性,提出了页面对齐、软流水等编译支持的通信优化技术,在ＳＶＭ系统ＪＩＡＪＩＡ的平台上实现了制导辅助折     

一种新的分布式共享存储协议:用户级共享存储协议

在大规模并行处理系统中,采用共享存储和消息传递两种通信模型均存在各自的局限性,本文提出了一种新的改善共享存储系统性能的设计策略：用户级共享存储协议,并在基于Ｘ８６处理器的分布式共享存储系统仿真器ＳｉｍＤＳＭ上对两个典型应用问题进行了测试,实验结果表明,它的性能比采用传统协议有显著提高．     

基于Linux的软件DSM实现

分布式共享存储系统在分布式存储器的基础上构造逻辑上的共享存储模型。提出了在操作系统层实现分布式共享存储的系统框架，并以Linux操作系统为平台介绍了其实现。该系统提供简单的调用接口，并与Linux内存管理框架紧密结合。通过采用合适的DSM一致性协议提高了整体性能。     

DSM系统中共享存储抽象机制的实现

虽然ＤＳＭ系统相互之间差异很大，但ＤＳＭ存在一个共同特征，即提供共享存储抽象机制。本文分析了ＤＳＭ系统共享存储抽象机制的实现，总结了各种不同的实现途径、实现细节及各自的优缺点，指出了ＤＳＭ发展的趋势及一些亟待解决的问题。     

存储一致性模型研究

讨论了分布式共享存储系统（Ｄ Ｓ Ｍ）的通用结构及页面管理机制,给出了各种存储一致性模型的正确性条件,并以互斥问题为例,说明了在分布式环境下编程的一些特点,最后,基于作者本人的工作,还讨论了如何提高Ｄ Ｓ Ｍ 系统性能的问题。     

BYS91─1多机系统存储器频带的分析

ＢＹＳ９１－１是基于ＲＩＳＣｉ８６０ＸＰ设计的具有局部存储和共享存储的多机系统。本文以排队论为工具，建立了该系统存储器的排队模型，给出了存储器使用频带的解析式，并结合具体的设计参数，分析了系统中处理机个数、存储空间配置对存储器有效频带的影响。     

在操作系统中实现分布共享存储、存储管理和文件系统的集成

开发分布共享存储系统的目的是为了在分布式存储器的基础上构造逻辑上的共享存储器模型,对于如何在共享存储器模型的基础上为用户进程构造虚拟空间,传统的分布共享系统并未给予足够的重视。只有在操作系统中把分布共享存储技术、存储器管理和文件系统结合起来,才能充分发挥分布共享存储技术具有的能力。基于以上思想,在文中提出了一个实现了分布共享存储的操作系统模型,并分析了该模型一个实现原型,讨论该原型具有的优缺点。通过在操作系统中取消进程的逻辑空间,使进程直接在文件上运行,该模型不仅能够实现分布共享存储,而且和许多传统操作系统以及传统分布共享存储系统相比,具有许多优点。该操作系统实现了分布共享存储技术和操作系统中的存储管理以及文件系统的完美结合。     

分布共享存储系统中的数据预送技术

远程数据访问的延迟已成有分布共享存储系统发展的最大障碍。它直接影响到ＤＳＭ系统的效率,尤其是对用软件实现的ＤＳＭ系统。为理解和分析ＤＳＭ系统中的数据行为,论文提出了一种新的分布共享存储结构模型,并在此基础上提出了一种叫做“数据预送”技术,旨在从缩小数据在系统不同层次间的语义差别入手,减少ＤＳＭ中的通信次数,提高对远程访问延迟的容忍力。文中对数据预送技术的原理和实现进行了描述。经对对原形系统的测试,     

对分布式共享存储中的伪共享的动态控制

分布式共享存储（ＤＳＭ）使得在分布式存储机器上,对显式消息传递编程的需要得到减轻。为降低存储问题延迟,ＤＳＭ系统将数据复制多个拷贝。文中考查了几种用于控制因伪共享问题造成的存储抖动的方法,提出了一种新的存储一致性协议：写者拥有协议,它在运行时检测并消除伪共享。迭代运算中,由于数据在每次迭代中被地存取,写者拥有协议只要消除一次伪共享,所以额外开销非常小。实验数据表明,写者拥有协议通常情况下优于已有的     

A Survey of Non-Volatile Main Memory Technologies: State-of-the-Arts,Practices, and Future Directions

Non-Volatile Main Memories(NVMMs)have recently emerged as a promising technology for future memory systems.Generally,NVMMs have many desirable properties such as high density,byte-addressability,non-volatility,low cost,and energy efficiency,at the expense of high write latency,high write power consumption,and limited write endurance.NVMMs have become a competitive alternative of Dynamic Random Access Memory(DRAM),and will fundamentally change the landscape of memory systems.They bring many research opportunities as well as challenges on system archi-tectural designs,memory management in operating systems(OSes),and programming models for hybrid memory systems.In this article,we first revisit the landscape of emerging NVMM technologies,and then survey the state-of-the-art studies of NVMM technologies.We classify those studies with a taxonomy according to different dimensions such as memory ar-chitectures,data persistence,performance improvement,energy saving,and wear leveling.Second,to demonstrate the best practices in building NVMM systems,we introduce our recent work of hybrid memory system designs from the dimensions of architectures,systems,and applications.At last,we present our vision of future research directions of NVMMs and shed some light on design challenges and opportunities.     

存储器在数字通信中的应用及发展趋势

论述了FIFO存储器在光电数／模转换装置中的应用,以及存储器发展趋势。存储器是用来存储程序和数据的部件,对于计算机来说,有了存储器,才有记忆功能,才能保证正常工作。双端口FIFO存储器,可以让两个系统的CPU同时访问,一个写,一个读,访问数据顺序是先进先出。使双机系统同时工作,提高了系统计算速度。存储器是CPU与CPU、CPU与其他设备沟通的桥梁。     

基于WINCE系统软件开发的内存研究

WINCE系统内存配置较小,嵌入式软件如果出现内存泄露问题,将会导致系统的可用内存不足,甚至出现系统崩溃。为此针对WINCE操作系统内存的管理和应用,通过引入一个在实时更新动态图的过程中出现内存泄露的案例,阐述了关于内存管理和内存应用的重要知识点,包括内存模型和内存分配方式,分析了在该案例中出现内存泄露的原因,提出了与案例中出现的内存泄露相似问题的解决方法,并针对一般情况下如何防止内存泄露作了简单介绍,最后详细阐述了案例中为了优化内存所做的工作,对编程者有很好的指导作用。     

一种适用嵌入式系统的自适应动态内存管理方案

实时性、可靠性、高效性的要求,使得许多嵌入式应用使用自己的内存管理方案。任何内存碎片的产生无疑都是对大块内存频繁分割造成的,适当减少对大块内存的分割,就会减少内存碎片的产生,但在减少分割内存块的同时又如何才能满足系统对内存的需求呢?文中在对当今最常用的两种内存分配算法分析的基础上提出一种新的适用于嵌入式系统的内存管理算法——自适应动态内存分配算法,重点就如何减少内存碎片,提高内存利用率,提出了新的构想与实现。望其成为嵌入式系统中内存管理算法的模板。     

抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术研究

计算设备处理和存储日益增多的敏感信息,如口令和指纹信息等,对安全性提出更高要求.物理攻击技术的发展催生了一种通过攻击电路板级硬件组件来获取操作系统机密信息的攻击方法：电路板级物理攻击.该类攻击具有工具简单、成本低、易流程化等特点,极容易被攻击者利用形成黑色产业,是操作系统面临的新安全威胁和挑战.在处理器上扩展内存加密引擎可抵抗该类攻击,但是目前大部分计算设备并未配备该硬件安全机制.学术界和产业界提出软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术,该类技术已成为近年来的研究热点.深入分析了该类技术的研究进展,总结其技术优势和不足,并探讨其发展趋势.首先,介绍了电路板级物理攻击的定义、威胁模型、现实攻击实例.之后,介绍软件方式抗电路板级物理攻击的操作系统防御技术所依赖的一些基础技术.然后,对该类防御技术的研究进展按照保护范围进行分类总结和归纳.最后,分析了该类防御技术的优势与不足,给出工程实现建议,并探讨该类防御技术未来的研究趋势.     

内存体系划分技术的研究与发展

在多核计算机时代,多道程序在整个共享内存体系上的“访存干扰”是制约系统总体性能和服务质量的重要因素.即使当前内存资源已相对丰富,但如何优化内存体系的性能、降低访存干扰并高效地管理内存资源,仍是计算机体系结构领域的研究热点.为深入研究该问题,详述将“页着色(pagecoloring)”内存划分技术应用于整个内存体系(包括Cache、内存通道以及内存DRAM Bank),进而消除了并行多道程序在共享内存体系上的访存干扰的一系列先进方法.从DRAM Bank、Channel与Cache以及非易失性内存(non-volatile memory, NVM)等内存体系中介质为切入点,层次分明地展开论述:首先,详述将页着色应用于多道程序在DRAM Bank与通道的划分,消除多道程序间的访存冲突;随后是将页着色应用于在内存体系中Cache和DRAM的“垂直”协同划分,可同时消除多级内存介质上的访存干扰;最后是将页着色应用于包含NVM的混合内存体系,以提高程序运行效率和系统整体效能.实验结果表明,所提内存划分方法提高了系统整体性能(平均5%-15%)、服务质量(QoS),并有效地降低了系统能耗.通过梳理...     

嵌入式实时系统内存管理策略

嵌入式系统内存配置较小，不能采用一般桌面系统的内存管理方式，选取合适的内存管理策略在嵌入式系统设计中起着重要的作用。介绍了嵌入式系统设计中内存管理的范围、对内存分配的要求以及可能出现的问题，对内存分配的方式进行了详细的阐述，给出了内存碎片、内存丢失、执行时间不固定等问题的解决方法。     

按模式记忆理论的记忆结构刻画

给出了一个按模式记忆铁记忆模型,详细讨论了它的基本构成单元－智能记忆单元ＩＭＥ的结构和操作,由ＩＭＥ构成的记忆结构是一个开放性的存储结构,可以实现记忆的层次性、语义性、时效性和灰度性,并提供在此记忆结构进行联想记忆的必要信息。     

Performance of One''s Complement Caches

On-chip caches to reduce average memory access latency are commonplace in today's commercial microprocessors. These on-chip caches generally have low associativity and small cache sizes. Cache line conflicts are the main source of cache misses, which are critical for overall system performance. This paper introduces an innovative design for on-chip data caches of microprocessors, called one's complement cache. While binary complement numbers have been successfully used in designing arithmetic units, to the best of our knowledge, no one has ever considered using such complement numbers in cache memory designs. This paper will show that such complement numbers help greatly in reducing cache misses in a data cache, thereby improving data cache performance. By parallel computation of cache addresses and memory addresses, the new design does not increase the critical hit time of cache accesses. Cache misses caused by line interference are reduced by evenly distributing data items referenced by program loops across all sets in a cache. Even distribution of data in the cache is achieved by making the number of sets in the cache a prime or an odd number, so that the chance of related data being mapped to a same set is small. Trace-driven simulations are used to evaluate the performance of the new design. Performance results on benchmarks show that the new design improves cache performance significantly with negligible additional hardware cost.     

针对嵌入式多媒体系统的外存页面重映射

介绍一种基于硬件的、可编程的外存页面重映射机制,它可以明显地改善性能,并且由于减少了外存总线的访问而降低了功耗。另外还提出了一种把应用数据与指令存储器映射到外存页面的高效算法,使用图着色技术来支配页面映射程序,目标是通过把冲突页面重映射到不同的存储体来避免页面缺失。