SHF: Small: COSMOS的架构：光相变存储器和光链路的组合系统

赞助单位：美国国家科学基金会

奖励编号：2131127

副主任：Ayse K. Coskun

文摘:

如今，使用图形处理、机器学习或隐私保护范例的数据密集型应用程序需要数百千兆字节的内存大小和每秒兆兆字节的带宽。为了支持应用程序不断增长的内存需求，动态随机存取存储器（DRAM）系统已经发展了几十年。然而，DRAM在未来将无法以高效和可扩展的方式支持这些大容量和带宽的需求。虽然有许多替代存储器技术（如相变存储器、磁存储器、电阻存储器等）的澳门威尼斯人注册网站研究，但在这些技术中没有明确的赢家可以取代DRAM。此外，这些替代存储技术和DRAM都不能有效地补充硅光子链路技术，而硅光子链路技术有望在不久的将来取代处理器到存储器通信的高速电子链路。该项目旨在通过一个称为COSMOS的统一网络和内存系统，解决由有限的内存容量和带宽引起的问题，这是应用程序性能的重要限制因素。COSMOS集成了光控相变存储器（OPCM）技术和硅光子链路技术，实现了从处理器到高密度存储器的无缝高带宽访问的“一站式”解决方案。该项目不仅仅使用OPCM作为DRAM的替代品，还旨在展示OPCM作为非易失性存储器和内存中处理（PIM）设计方案的真正潜力。在更广泛的层面上，该项目旨在改善各个领域中许多社会数据驱动应用程序的性能，包括医疗保健、科学计算、交通和金融。

该项目的澳门威尼斯人注册网站研究目标是为COSMOS设计第一个完整的系统架构，然后在OPCM用作DRAM替代品、OPCM+DRAM组合具有持久性特性以及OPCM作为PIM场景时，通过实际应用内核展示其优势。为了实现这些雄心勃勃的目标，该项目被组织为以下三个澳门威尼斯人注册网站研究重点和一个跨领域的重点。Thrust 1设计了一个使用OPCM和硅光子链路的完整系统架构，以解决以数据为中心的应用程序的内存容量和带宽需求。“推力2号”澳门威尼斯人注册网站研究了COSMOS在PIM中的应用，在PIM中，存储的数据以光速处理。Thrust 3的目标是为应用程序开发人员和操作系统创建机制和方法，以对应用程序进行分析和配置，以便有效地利用COSMOS。横切推力建立了一种仿真方法，以准确评估OPCM作为DRAM替代品以及OPCM+DRAM组合和OPCM作为PIM设计的优势。

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