Lataa esitys
Esittely latautuu. Ole hyvä ja odota
1
Sulautetut järjestelmät
Muistityypit ja virransäästö muistinhallinnassa Timo Virkkala 2004
2
Sisältö Sulautettu järjestelmä? Muistityypit Virransäästömenetelmiä
RAM, ROM, Hybridi Virransäästömenetelmiä Tarpeettomien muistipiirien sammutus Flash-pohjainen tarvesivutus Timo Virkkala
3
Sulautettu järjestelmä
Timo Virkkala
4
Sulautettu järjestelmä
Tietokone Osa isompaa kokonaisuutta Yksi käyttötarkoitus Rajoitettu toimintaympäristö Suoritinteho Muisti Virrankulutus Timo Virkkala
5
Yleisimmät muistityypit
RAM-muistit (Random Access Memory) Katoavia, luku ja kirjoitus mahdollista SRAM, DRAM, SDRAM ROM-muistit (Read Only Memory) Katoamattomia, vain luku onnistuu ROM, PROM, EPROM Hybridimuistit EEPROM, Flash, NVRAM Timo Virkkala
6
RAM-muistit DRAM (Dynamic RAM) Rakentuu kondensaattoreista
Vaatii virkistämistä Virkistyspiiri Halpaa ja yleistä Nykyään käytössä SDRAM (Synchronous DRAM) Synkronoitu prosessorin kanssa Nopea peräkkäiskäsittely Timo Virkkala
7
RAM-muistit SRAM (Static RAM) Rakentuu logiikkaporteista
Ei vaadi virkistämistä Nopeampaa kuin DRAM Monimutkainen rakenne Kallis Timo Virkkala
8
ROM-muistit ROM (Read Only Memory) PROM (Programmable ROM)
Ohjelmoidaan tehtaalla PROM (Programmable ROM) Sähköisesti ohjelmoitavissa kerran EPROM (Erasable Programmable ROM) Pyyhittävissä ultraviolettivalolla Timo Virkkala
9
Hybridimuistit EEPROM (Electronically Erasable Programmable ROM)
Sähköisesti pyyhittävä Voidaan pyyhkiä osittain Muistin pyyhintä paljon RAM:ia hitaampaa Kalliimpi ja suurempikokoinen kuin EPROM Kestää vain rajallisen määrän kirjoituksia Timo Virkkala
10
Hybridimuistit Flash Sähköisesti pyyhittävä
Nopeampi pyyhkiä kuin EEPROM ... mutta pyyhitään lohkoittain Tiheämpää eli pienikokoisempaa kuin EEPROM Kestää vain rajallisen määrän kirjoituksia Timo Virkkala
11
Hybridimuistit NVRAM (Non-Volatile RAM)
Patterivarmistettu versio RAM-muisteista Käytännössä katoamaton, kunhan virtaa riittää Hybridimuistit samoissa tehtävissä kuin pyörivät levyt Timo Virkkala
12
Muistityypit Muisti Kirjoitettava Katoava Huom (S)DRAM X
Vaatii virkistystä SRAM Kallis ROM Ohjelmoidaan tehtaalla PROM (X) Voidaan ohjelmoida sähköi-sesti, mutta vain kerran EPROM Pyyhitään UV-valolla EEPROM Hidas pyyhkiä Flash Rajallinen määrä kirjoituksia NVRAM Patterivarmistettu Timo Virkkala
13
Virransäästö Sulautetut järjestelmät usein akkukäyttöisiä
Virrankulutus minimoitava Tärkeää myös verkkovirtajärjestelmissä Lämmöntuotannon vähentäminen Luontoystävällisyys Taloudellisuus Muisti yksi suurimmista virtaa kuluttavista osista Timo Virkkala
14
Virransäästö 3 päämenetelmää: Dynamic Power Management (DPM)
Sammutetaan tarpeettomat komponentit Dynamic Voltage/Frequency Scaling (DVS/DFS) Säädetään suorittimen käyttöjännitettä ja kellotaajuutta dynaamisesti Algoritmit Valitaan vähemmän virtaa kuluttava algoritmi Timo Virkkala
15
Muistipiirien sammuttaminen
Nykyiset DRAM-piirit mahdollista siirtää osittain tai kokonaan virransäästötilaan Virrankulutus vain murto-osa normaalista Luku tai kirjoitus ei mahdollista Hyödyllistä sammuttaa tarpeettomat piirit Mikä sammutetaan? Missä vaiheessa päätös tehdään? Timo Virkkala
16
Muistipiirien sammuttaminen
Valinta voidaan tehdä käännösvaiheessa Kääntäjä tarkkailee muistin käyttöä Analyysi koskee vain yhtä ohjelmaa Vain staattisesti analysoitavat tilat ... tai ajonaikaisesti laitteistotoimintona Dynaaminen Monimutkaistaa rakennetta Lisää hintaa ja virrankulutusta Timo Virkkala
17
Muistipiirien sammuttaminen
Valinta voidaan yhdistää KJ:n vuorottajaan KJ:llä tieto prosessien muistin käytöstä Virransäästötilat joka prosessille erikseen, prosessin tarpeiden mukaan Dynaaminen Koko järjestelmän laajuinen Timo Virkkala
18
Muistipiirien sammuttaminen
Prosessin vaihdossa tiedot prosessin muistiviittauksista talteen TLB Sivutaulu Muistinkäyttölupien poisto Seuraavalla kerralla viimeksi tarvitut piirit päälle, muut virransäästötilaan Timo Virkkala
19
Muistipiirien sammuttaminen
Vuorottajaohjauksen etuja: Prosessin päättyessä virransäästötilojen muutoksen saadaan heti käyntiin Prosessia vuorotettaessa saadaan tulevaisuudessa tarvittavat piirit jo päälle Haittoja: Ohjaus vain vuorotuksen yhteydessä Lyhyen aikaa tarvitut piirit turhaan päällä Timo Virkkala
20
Muistipiirien sammuttaminen
Vuorottajaohjattu ja laitteisto-ohjattu virransäästön ohjaus voidaan yhdistää [Delaluz et al.: Scheduler-based DRAM Energy Management] Timo Virkkala
21
Flash-pohjainen tarvesivutus
Virtuaalimuisti harvinainen sulautetuissa järjestelmissä Memory shadowing yleinen käytäntö Koodi tallessa ROM- tai Flash-muistissa, kopioidaan käynnistyksessä RAM-muistiin Nopeuttaa suoritusta Tuhlaa muistia ja hidastaa käynnistystä Lisää virrankulutusta Timo Virkkala
22
Flash-pohjainen tarvesivutus
Voidaan korvata tarvesivutuksella Nopeampi käynnistys Muistiin ladataan vain tarvittava osa koodista Pienempi osa RAM-muistista kerralla käytössä Vähemmän virtaa muistin virkistämiseen Osa muistista voidaan sammuttaa Heittovaihto lisää hieman virrankulutusta Kasvu pienempi kuin RAM-muistista saatava etu Timo Virkkala
23
Flash-pohjainen tarvesivutus
LRU-sivunkorvausalgoritmi (Least Recently Used) Yleinen normaalikäyttöjärjestelmissä Minimoi sivunpuutoskeskeytykset Huono Flash-muistille Kestää vain n kirjoituskertaa Timo Virkkala
24
Flash-pohjainen tarvesivutus
Clean First LRU (CFLRU) Poistetaan ensin puhtaat sivut Jos ei yhtään puhdasta sivua poistettavaksi, toimii kuten LRU Timo Virkkala
25
Flash-pohjainen tarvesivutus
[Park et al.:Energy-aware Demand Paging on NAND Flash-based Embedded Storages] LRU poistaisi sivut 6, 5, 4 CFLRU poistaa ensin sivut 4 ja 3 Ei tarvitse kirjoittaa ennen poistoa Timo Virkkala
26
Yhteenveto Monia erityyppisiä muisteja Virransäästö tärkeää
Kaikilla omat ominaisuudet Virransäästö tärkeää Akun kesto, lämmöntuotanto, luonto... Tarpeettomat muistipiirit voidaan sammuttaa Keskusmuistiin vain tarvittava koodi Timo Virkkala
27
Kysymyksiä? ? Timo Virkkala
Samankaltaiset esitykset
