초록 ▼

□ 연구개요
본 과제에서는 여러 가지 PIM 아키텍처에서 공통적으로 사용할 수 있는 표준화 가능 PIM용 메모리 인터페이스를 제안함. 인터페이스에서 가장 중요한 것은 호스트 프로세서의 메모리 컨트롤러가 알고 있는 DRAM의 상태와 실제 DRAM의 상태가 일치해야 하는 것인데, 기존의 ACT/PRE/RD/WR 명령어를 통해 병렬적으로 DRAM 내의 bank들을 제어하게 되면 상태가 어긋날 수 있음. 이를 해결하기 위해서 PIM을 위한 새로운 명령어를 최소한으로 만들고, 각 DRAM 구조에 따라 이 명령어를 활용할 수 있는 방법을

□ 연구개요
본 과제에서는 여러 가지 PIM 아키텍처에서 공통적으로 사용할 수 있는 표준화 가능 PIM용 메모리 인터페이스를 제안함. 인터페이스에서 가장 중요한 것은 호스트 프로세서의 메모리 컨트롤러가 알고 있는 DRAM의 상태와 실제 DRAM의 상태가 일치해야 하는 것인데, 기존의 ACT/PRE/RD/WR 명령어를 통해 병렬적으로 DRAM 내의 bank들을 제어하게 되면 상태가 어긋날 수 있음. 이를 해결하기 위해서 PIM을 위한 새로운 명령어를 최소한으로 만들고, 각 DRAM 구조에 따라 이 명령어를 활용할 수 있는 방법을 제시함. 또한 새로 제안한 명령어를 사용하는 메모리 요청과 일반 메모리 요청이 같이 있을 경우 스케줄링 방법에 대한 연구를 수행함.

□ 연구 목표대비 연구결과
[표준화 가능한 원자적인 PIM 명령어 제안]
기존 JEDEC 표준에 존재하는 RFU (Reserved for Future Use) 명령어를 사용하여 만들 수 있는 PIM-ACT 명령어를 제안함. 해당 명령어는 전체 bank를 한 번에 ACT 시키는 명령어로, 일반적인 ACT의 타이밍 파라미터를 따라감. 이 명령어를 통해 메모리 컨트롤러가 PIM 디바이스의 내부 상태를 추적하고 효율적인 스케줄링을 수행할 수 있음.
[PIM instruction을 전달 방법]
PIM-ACT는 일반 ACT와 달리 row address 이외에도 operation type 정보를 전달함. 해당 필드를 통해 실질적으로 PIM 디바이스 내에서 수행해야 하는 세부 동작을 지칭 할 수 있음. 일부 표준에서는 row address와 operation type을 모두 넣을 수 있는 command 여유 공간이 부족한데, 이 경우에는 multi-cycle command 구조를 사용하여 전달하도록 만듦.
[PIM 명령어 시간 파라미터 값 설정]
PIM-ACT는 일반 DRAM ACT와 타이밍 파라미터가 동일하며(tRCD), multi-cycle command를 사용하는 표준에서는 명령어 전달에 필요한 cycle만큼 tRCD 값이 증가함. 기존 명령어의 타이밍 파라미터와 동일하므로, 스케줄링에 필요한 복잡성이 낮아질 수 있음.
[PIM 명령어 스케쥴링 방법]
FR-FCFS나 PAR-BS와 같이 기존에 사용되는 메모리 스케줄링 정책의 한계를 설명하고, 이를 보완할 수 있는 Static Request Balancer Scheduling (S-RBS)와 Dynamic Request Balancer Scheduling (D-RBS)를 제안함.
[시뮬레이터를 사용한 성능 평가]
PIM 디바이스 및 인터페이스를 실제로 시스템에 적용하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 PIMSimulator를 확장하여 기능성을 검증하고, Ramulator를 확장하여 시스템 수준 성능을 평가함.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
PIM 디바이스는 차세대 가속기에서 사용될 수 있는 각광받는 기술 중 하나로 시스템 반도체 및 메모리 반도체 분야에서 모두 주목하고 있음. 메모리 제조회사로부터 프로토타입 수준의 PIM 디바이스들이 개발되고 있는 가운데, PIM 디바이스가 실제 시스템에 적용되기 위해서는 프로세서와 PIM 디바이스 사이의 표준화된 프로토콜이 필수적임. 본 연구에서 제안하는 새로운 명령어를 사용한 인터페이스/프로토콜의 확장/개발을 통해 PIM 디바이스 상용화를 앞당길 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1. 연구 과제의 필요성 ... 4
• 1.2. 연구 과제의 목적 ... 4
• 1.3. 연구 과제의 최종 목표 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 2.1. 표준화를 위한 원자적인 PIM 명령어의 조건 정의 ... 5
• 2.2. 기존 PIM구조의 인터페이스 분석 ... 5
• 2.3. 새롭게 제안할 PIM 명령어에 대한 여유 공간 탐색 ... 6
• 2.4. 표준화 가능한 원자적인 PIM 명령어 제안 ... 6
• 2.5. 제안된 PIM 명령어 적용 ... 8
• 2.6. PIM-ACT 명령어가 추가된 환경에서 기존 스케줄링 정책의 한계 ... 9
• 2.7. 새로운 스케줄링 정책 제안 ... 9
• 2.8. 시뮬레이터를 활용한 PIM-ACT 프로토콜 및 스케줄링 정책 평가 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 19