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频道:科技创新 日期: 浏览:283

雷锋网注:【 图片来历:MIT CSAIL 一切者:MIT CSAIL 】

数据紧缩技能之一,便是经过消除冗余来开释存储容量,进步计算速度,或是带来其他优点。

可是,在现在的计算机体系中,拜访主存的本钱很大。因而,在存储器中运用数据紧缩技能有助于削减提取数据的频率和数量,进步设备的功能。

一般来说,现代设备以固定巨细的块(chunk)来进行办理和传输数据,传统的紧缩技能有必要在这些块上运转。但是,软件存储数据并不运用固定巨细的块,而是运用方针(object),这种数据结构能够包容各种类型的数据,它的规划的也可大可小。

因而,传统的数据紧缩技能很难处理方针。

初次露脸

本周ACM世界编程言语和操作体系架构支撑会议上宣布的一篇论文中,MIT的研究人员描绘了榜首种“跨存储层次紧缩方针”的技能。这种技能能够下降内存运用率,一起也能够进步功能和功率。

研究人员用改善后的Java虚拟机做了试验,结果表明,与传统紧缩办法比较,这种新技能能够多紧缩两倍的数据,还削减了一半的内存运用率。

CSAIL的研究生Po-An Tsai是这篇论文的榜首作者,她表明,“咱们企图提出一种新的存储层次结构,能够进行方针紧缩,由于大部分现代编程言语都是以方针的方法办理数据的。”

合著者Daniel Sanchez是计算机科学和电子工程专业的教授,一起也是CSAIL的研究员,他弥补道,“一切计算机体系都将从这项新技能中获益,程序的运转将变得更快,由于不再受制于内存带宽。”

由于Java、Python和Go这些现代编程言语以方针的方法办理数据,所以关于程序员来说,这项新技能特别有用。在不久的将来,咱们就会看到设备具有更快的速度,或许能在同一时刻运转更多应用程序。

存在限制

传统的结构以块的方法将数据存储到缓存存储器(Cache)中,最近受访的块会上升到这儿(上图黄色层),尽管这儿空间小,但拜访速度快。而旧块则会下降,终究回到主存(上图蓝色层)中。

尽管这种数据之间的调集非常灵敏,但本钱也不低。

在数据调集的进程中,假如方针数据不再Cache中,Cache就要拜访主存,并大范围查找数据的地址。入下图所示,Cache拜访主存并回来的时刻大约是100~300个周期。耗时太长,存在限制性。

移风易俗

Sanchez发现了传统形式的限制性,他思考着,“已然现代编程言语中数据办理的单位是方针,那咱们为什么不建一个处理方针的存储层次结构呢?”

所以,研究人员在之前的传统存储层次结构上进行改善,便于直接处理方针。

1.Hotpad/pad

在上一年10月宣布的一篇论文中,研究人员具体介绍了一个名为Hotpad的体系,能够用来存储方针。由于这个体系的各个层次之间联系严密,也可称为pad。

这整个结构根据一个芯片存储器,功率高且不需求进行杂乱的查找,由于程序能够直接引证整个pad一切方针的方位。新分配的,或最近引证的方针,以及它们指向的方针,都停留在速度最快的层次,以便快速拜访。

当这个层被填满时,体系就会开端“筛查”。筛查的进程会保存最近引证的方针,但较旧的方针会被下放到较慢的层,除此之外,体系还会删去不再有用的方针,以开释空间。随后,每个方针的指针都会更新,指向新方针的方位。经过这种方法,程序拜访方针的本钱比经过缓存层来查找要低得多。

2.Zippad

研究人员还规划了一种名为Zippad的技能,使用Hotpad体系来紧缩方针。当方针榜首次在较快的层次启动时,它们会被解压,但当它们被下放时又会被紧缩。另一方面,跨等级的一切方针都指向那些紧缩的方针,这使得它们很简单康复到更快的等级,而且比传统技能下存储得更紧凑。

3.根底方针

与曾经的技能比较,这种新技能还供给了更多的紧缩时机,由于曾经的技能仅限于在固定巨细的块中查找冗余。首要,该算法会选取几个具有代表性的方针作为根底方针。然后,只需有新方针参加,算法就会比照根底方针和新方针,然后把它们的之间不同的数据存储起来。

卡耐基梅隆大学电子和计算机工程助教Brandon Lucia非常欣赏这个新技能,由于它使用编程言语的特性,更好地进行紧缩作业。他说:“这项作业的风趣之处在于,它使用方针的抽象性让内存紧缩更有用,从而使体系更快、更高效,具有新的计算机体系结构特性。”

雷锋网注:本文编译自 MIT CSAIL,部分内容来自网络,由雷锋网整合

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