"Montamos memória não volátil em um protótipo de placa de sistema e criamos um sistema operacional para verificar a eficácia do LightPC", disse o professor Myoungsoo Jung. A equipe confirmou que o LightPC validou sua execução ligando e desligando no meio da execução, apresentando até oito vezes mais memória, execução de aplicativos 4,3 vezes mais rápida e consumo de energia 73% menor em comparação aos sistemas tradicionais.
O professor Jung disse que o LightPC pode ser utilizado em vários campos, como data centers e computação de alto desempenho, para fornecer memória de grande capacidade, alto desempenho, baixo consumo de energia e confiabilidade de serviço.
Em geral, falhas de energia em sistemas legados podem levar à perda de dados armazenados na memória principal baseada em DRAM. Ao contrário da memória volátil, como DRAM, a memória não volátil pode reter seus dados sem energia. Embora a memória não volátil tenha características de menor consumo de energia e maior capacidade do que a DRAM, a memória não volátil é normalmente usada para a tarefa de armazenamento secundário devido ao seu menor desempenho de gravação. Por esse motivo, a memória não volátil é frequentemente usada com DRAM. No entanto, os sistemas modernos que empregam memória principal baseada em memória não volátil sofrem uma degradação de desempenho inesperada devido à complicada microarquitetura de memória.
Para habilitar dados e execução persistentes em sistemas legados, é necessário transferir os dados da memória volátil para a memória não volátil. Checkpointing é uma solução possível. Ele transfere periodicamente os dados em preparação para uma falha repentina de energia. Embora essa tecnologia seja essencial para garantir alta mobilidade e confiabilidade para os usuários, o checkpoint também tem desvantagens fatais. Leva mais tempo e energia para mover os dados e requer um processo de recuperação de dados, bem como a reinicialização do sistema.
Para resolver esses problemas, a equipe de pesquisa desenvolveu um processador e um controlador de memória para aumentar o desempenho da memória somente de memória não volátil. O LightPC iguala o desempenho da DRAM minimizando os componentes internos de memória volátil da memória não volátil, expondo a mídia de memória não volátil (PRAM) ao host e aumentando o paralelismo para atender às solicitações instantâneas o mais rápido possível.
A equipe também apresentou uma tecnologia de sistema operacional que rapidamente torna persistentes os estados de execução dos processos em execução, sem a necessidade de um processo de verificação. O sistema operacional impede todas as modificações nos estados e dados de execução, mantendo todas as execuções do programa ociosas antes de transferir os dados, a fim de oferecer suporte à consistência dentro de um período muito mais curto do que o tempo padrão de interrupção de energia de cerca de 16 minutos. Para consistência, quando a energia é recuperada, o computador quase imediatamente se reativa e reexecuta todos os processos off-line imediatamente, sem a necessidade de um processo de inicialização.
Os pesquisadores apresentarão seu trabalho (LightPC: Hardware and Software Co-Design for Energy-Efficient Full System Persistence) no Simpósio Internacional de Arquitetura de Computadores (ISCA) 2022 em Nova York em junho.
