고성능 컴퓨팅을 위한 선택적 압축 메모리 시스템의 설계 및 분석

프로세서-메모리, 메모리-디스크간의 성능격차를 줄이기 위한 방법으로 선택적 압축 메모리 시스템 (Selective Compressed Memory System: SCMS)을 제안한다. 데이터 압축기법은 저장 시스템의 공간을 효과적으로 늘리고 저장 시스템간의 대역폭을 증가시켜주지만 압축된 블록을 복원하는데 소요되는 시간은 큰 오버헤드로 작용한다. 선택적 압축 메모리 시스템은 복원 오버헤드를 줄이기 위해 압축률이 우수한 데이터들만을 선택적으로 압축하고 다양한 길이의 압축된 블록을 고정된 위치에 할당함으로써 효과적으로 경영할 수 있는 캐쉬 구조를 채택하고 있다. 선택적 압축 메모리 시스템에서 데이터의 압축과 복원은 매우 빠른 처리 능력을 가진 프로세서의 속도로 동작되는 하드웨어에 의해 실시간으로 처리되며 복원 오버헤드를 최소화하기 위해서 복원 버퍼와 같은 효과적인 복원 오버헤드 감춤 기법이 적용된다. 트레이스 구동방식을 이용한 실험 결과는 선택적 압축 메모리 시스템의 성능이 온 칩 캐쉬 접근 실패율, 압축된 블록의 점유율, 그리고 메모리 접근 유형에 따른 복원 버퍼의 접근 성공률에 많이 좌우된다는 것을 보여준다. 복원 버퍼에 접근 성공률이 높은 벤치마크 프로그램들에 대해서는 일반적인 메모리 시스템에 비해 12%까지의 성능향상이 있으며 또한 압축된 데이터의 압축률에 따라 데이터 이동시간이 20%~90%까지 감소되며 오프 칩 접근 횟수도 1%~30% 줄어듦을 보여주고 있다.