DPART: Deterministically indexed address translation with multiple page sizes via partitioned address space

Σκιαδόπουλος, Αθηναγόρας Στυλιανός; Skiadopoulos, Athinagoras Stylianos

dc.contributor.author	Σκιαδόπουλος, Αθηναγόρας Στυλιανός	el
dc.contributor.author	Skiadopoulos, Athinagoras Stylianos	en
dc.date.accessioned	2020-10-14T09:28:43Z
dc.date.available	2020-10-14T09:28:43Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/51452
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.19150
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Virtual memory	en
dc.subject	Address translation	en
dc.subject	TLB	en
dc.subject	Page table	en
dc.subject	Computer architecture	en
dc.subject	Εικονική μνήμη	el
dc.subject	Μετάφραση διευθύνσεων	el
dc.subject	TLB	el
dc.subject	Πίνακας σελίδων	el
dc.subject	Αρχιτεκτονική υπολογιστών	el
dc.title	DPART: Deterministically indexed address translation with multiple page sizes via partitioned address space	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Αρχιτεκτονική Υπολογιστών	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-11-28
heal.abstract	Virtual memory has been a vital contribution to computer systems, redefining memory utilization and substantially ameliorating computer programming experience. However, even being an inextricable element of modern architectures, virtual memory’s address translation mechanism presents great performance overheads. To overcome this, we propose DPART (Deterministically Indexed Address Translation with Multiple Page Sizes via Partitioned Address Space). Concretely, our proposed scheme partitions the virtual address space and allocates memory areas accordingly, so that a virtual address’s most significant bits indicate the address’s used page size. Leveraging this feature, we prototype a single set associative TLB structure accommodating translations from all page sizes. In addition, we describe a supporting page table managing to decode translations in less space. Implemented in Linux 4.19, DPART achieves negligible TLB miss rates for most tested configurations and shows superiority against other schemes. Not limited in its TLB performance benefits, DPART characteristics promise low latencies, energy efficiency and reduced chip size.	en
heal.abstract	Η εικονική μνήμη έχει αποτελέσει μία ζωτικής σημασίας συνεισφορά στα υπολογιστικά συστήματα, επαναπροσδιορίζοντας τη χρήση της μνήμης και βελτιώνοντας ουσιωδώς την προγραμματιστική εμπειρία. Ωστόσο, παρόλο που αποτελεί ένα αναπόσπαστο κομμάτι μοντέρνων αρχιτεκτονικών, ο μηχανισμός μετάφρασης διευθύνσεων της εικόνικής μνήμης παρουσιάζει σημαντικό κόστος στην απόδοση. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, προτείνουμε το DPART (Ντετερμινιστικά Δεικτιοδοτημένη Μετάφραση Διευθύνσεων με Πολλαπλά Μεγέθη Σελιδών μέσω Διαμερισμένου Χώρου Διευθύνσεων). Συγκεκριμένα, το σχήμα που προτείνουμε διαμερίζει τον εικονικό χώρο διευθύνσεων και αναθέτει τμήματα μνήμης κατάλληλα έτσι ώστε τα δεξιότερα ψηφία μίας εικονικής διεύθυνσης να δηλώνουν το μέγεθος σελίδας που χρησιμοποιεί αυτή η διεύθυνση. Αξιοποιώντας αυτό το χαρακτηριστικό, κατασκευάζουμε ένα μοναδικό set associative TLB που φιλοξενεί μεταφράσεις από κάθε μέγεθος σελίδας. Επιπρόσθετα, περιγράφουμε ένα υποστηριζόμενο πίνακα σελίδων που καταφέρνει να συμπτίξει την αποθήκευση μεταφράσεων σε λιγότερο χώρο. Υλοποιημένο σε πυρήνα Linux 4.19, το DPART καταφέρνει να έχει αμεληταίες τιμές αστοχιών TLB για τους περισσότερος συνδυασμούς παραμέτρων TLB που αναλύθηκαν, επιδεικνύοντας ανωτερότητα σε σχέση με άλλα σχήματα. Χωρίς να περιορίζεται στα πλεονεκτήματα που απορρέουν από την απόδοσή του TLB του, τα χαρακτηριστικά του DPART υπόσχονται χαμηλούς χρόνους διεκπαιρέωσης, ενεργειακή αποδοτικότητα και μειωμένο μέγεθος τσιπ.	el
heal.advisorName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Κοζύρης, Νεκτάριος	el
heal.committeeMemberName	Γκούμας, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Φωτάκης, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	106 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false