Several emerging non-volatile (NV) memory technologies are rising as interesting alternatives to build the Last-Level Cache (LLC). Their advantages, compared to SRAM memory, are higher density and lower static power, but write operations wear out the bitcells to the point of eventually losing their storage capacity. In this context, this paper presents a novel LLC organization designed to extend the lifetime of the NV data array and a procedure to forecast in detail the capacity and performance of such an NV-LLC over its lifetime. From a methodological point of view, although different approaches are used in the literature to analyze the degradation of an NV-LLC, none of them allows to study in detail its temporal evolution. In this sense, this work proposes a forecast procedure that combines detailed simulation and prediction, allowing an accurate analysis of the impact of different cache control policies and mechanisms (replacement, wear-leveling, compression, etc.) on the temporal evolution of the indices of interest, such as the effective capacity of the NV-LLC or the system IPC. We also introduce L2C2, a LLC design intended for implementation in NV memory technology that combines fault tolerance, compression, and internal write wear leveling for the first time. Compression is not used to store more blocks and increase the hit rate, but to reduce the write rate and increase the lifetime during which the cache supports near-peak performance. It has affordable hardware overheads compared to that of a baseline NV-LLC without compression in terms of area, latency and energy consumption, and increases up to 6-37 times the time in which 50\% of the effective capacity is degraded, depending on the variability in the manufacturing process.


翻译:一些新兴的非挥发性记忆技术正在上升,作为建立最后一级缓冲(LLC)的有趣替代方法,一些新兴的非挥发性记忆技术正在上升。 与SRAM记忆相比,其优点是密度较高,静态能量较低,但其优点是高密度和低静电,但写作操作耗尽了比特细胞,以致最终失去存储能力。在此背景下,本文件提出了一个新的LLC组织,旨在延长NV数据阵列的寿命,并建立一个程序,详细预测这种NV-LLEC在其整个寿命期内的能力和性能。从方法角度看,尽管文献中使用了不同的方法来分析NV-LAC的退化,但其中没有任何办法可以详细研究其时间演变。 从这个角度讲,这项工作提出了一个预测程序,将详细的模拟和预测结合起来,以便准确分析不同的缓存控制政策和机制(更换、磨损、压缩等)对兴趣指数的时间演变的影响,例如NV-LC或IPC的有效能力,我们还在文献中引入了L2C设计LC的设计,用于在NV-DRLC的近期消费中,用于在不使用时间变化的基线和内部存储率中,而压缩的精确度水平则可以减少内部的频率和刻值水平,在压缩技术中,在使用时间上,在使用时间上,在压缩和压缩中,在压缩中,在压缩中,在压缩的频率和压缩中,在压缩的频率上,在使用率积缩缩缩缩缩度水平上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在压缩速度上,在压缩速度上,在使用速度上,在压缩速度上,在压缩速度在压缩速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在压缩速度上,在使用速度上,在使用速度上,在压缩速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在使用速度上,在

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