Spike-based dynamic data placement over hybrid DRAM/NVM memory systems

Γρίβας, Αριστοτέλης; Grivas, Aristotelis

dc.contributor.author	Γρίβας, Αριστοτέλης	el
dc.contributor.author	Grivas, Aristotelis	en
dc.date.accessioned	2025-07-28T06:53:17Z
dc.date.available	2025-07-28T06:53:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/62193
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.29889
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	Data Placement	en
dc.subject	Spike-based	en
dc.subject	Library	en
dc.subject	Heterogeneous	en
dc.subject	Δεσμεύσεις	el
dc.subject	Ετερογενή	el
dc.subject	Αιχμές	el
dc.subject	Allocations	en
dc.subject	Βιβλιοθήκη	el
dc.subject	Τοποθέτηση Δεδομένων	el
dc.title	Spike-based dynamic data placement over hybrid DRAM/NVM memory systems	en
dc.title	Τοποθέτηση δεδομένων βασισμένη σε αιχμές σε υβριδικά συστήματα μνήμης DRAM/NVM	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Hybrid Memory Systems	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-01-23
heal.abstract	Modern computing systems require more and more high-capacity memory solutions that deliver both high performance and sustainability. To address these needs, heterogeneous memory architectures—integrating traditional DRAM with Non-Volatile Memory (NVM) technologies—are emerging as effective alternatives. However, these systems introduce complex challenges in managing dynamic data placement between DRAM and NVM. In this work, we introduce SPID, a lightweight, spike-based data placement algorithm for heterogeneous DRAM/NVM systems. SPID leverages advanced bandwidth and active object spike detection mechanisms and adaptive decision-making to optimize memory utilization efficiently. We evaluate SPID against a set of baseline placement policies and state-of-the art solutions over real-life applications, showing that we achieve 30.82% higher performance and 31.61% less energy consumption on average. SPID is integrated in SPMalloc, an open-source library that intercepts dynamic memory allocation calls at runtime, enabling precise monitoring of allocation patterns with minimal overhead. Together, SPID and SPMalloc optimize data placement, enhancing performance in heterogeneous memory environments.	en
heal.abstract	Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα απαιτούν ολοένα και περισσότερες λύσεις μνήμης υψηλής χωρητικότητας, οι οποίες προσφέρουν τόσο υψηλή απόδοση όσο και βιωσιμότητα. Για την κάλυψη αυτών των αναγκών, αρχιτεκτονικές ετερογενούς μνήμης—που ενσωματώνουν την παραδοσιακή DRAM με τεχνολογίες Μη Πτητικής Μνήμης (NVM)—αναδύονται ως αποτελεσματικές εναλλακτικές λύσεις. Ωστόσο, αυτά τα συστήματα εισάγουν σύνθετες προκλήσεις στη διαχείριση της δυναμικής τοποθέτησης δεδομένων μεταξύ DRAM και NVM. Σε αυτή τη μελέτη, παρουσιάζουμε το SPID, έναν αλγόριθμο τοποθέτησης δεδομένων χαμηλού κόστους, βασισμένο σε αιχμές (spikes) για ετερογενή συστήματα DRAM/NVM. Το SPID αξιοποιεί προηγμένους μηχανισμούς ανίχνευσης spikes στο εύρος ζώνης και στα ενεργά αντικείμενα μνήμης, καθώς και προσαρμοστική λήψη αποφάσεων, για την αποτελεσματική βελτιστοποίηση της χρήσης μνήμης. Αξιολογούμε το SPID σε σύγκριση με ένα σύνολο βασικών πολιτικών τοποθέτησης και προηγμένων λύσεων, χρησιμοποιώντας πραγματικές εφαρμογές, και δείχνουμε ότι επιτυγχάνουμε 30.82% υψηλότερη απόδοση και 31.61% χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας κατά μέσο όρο. Το SPID ενσωματώνεται στη βιβλιοθήκη ανοιχτού κώδικα SPMalloc, η οποία αναχαιτίζει τις κλήσεις δυναμικής δέσμευσης μνήμης κατά την εκτέλεση, επιτρέποντας ακριβή παρακολούθηση των μοτίβων δέσμευσης μνήμης με ελάχιστο φόρτο. Μαζί, το SPID και η SPMalloc βελτιστοποιούν την τοποθέτηση δεδομένων, ενισχύοντας την απόδοση σε περιβάλλοντα ετερογενούς μνήμης.	el
heal.advisorName	Σούντρης, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Ξύδης, Σωτήριος	el
heal.committeeMemberName	Λεντάρης, Γιώργος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών. Εργαστήριο Μικροϋπολογιστών και Ψηφιακών Συστημάτων VLSI	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	81 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false