Wydajny sposób zapisywania danych w pamięciach nieulotnych

Wydajny sposób zapisywania danych w pamięci nieulotnej

Nowy schemat zapisu danych dla układów pamięci nowej generacji został opracowany przez naukowców z A*STAR. Przygotowana przez Jun Yanga i jego współpracowników metoda wymaga znacznie mniej zasobów do zapisu danych i jest bezpieczna nawet w przypadku awarii systemu.

Technologie pamięci nieulotnych (NVM) są najpoważniejszymi kandydatami do zastąpienia obecnie stosowanych pamięci komputerowych. Ich kluczową zaletą jest zdolność do przechowywania danych w pamięci nawet wtedy, gdy komputer jest wyłączony, co umożliwia praktycznie natychmiastowe bootowanie urządzeń. NVM może zastąpić nawet dysk twardy komputera, integrując w jednym urządzeniu różne rodzaje pamięci wykorzystywanych przez procesor.

Jednym z wyzwań dotyczących użycia NVM w komputerach jest zagwarantowanie spójności i poprawności przechowywanych danych. Urządzenia NVM opierają się bowiem o inne materiały niż pamięci krzemowe, a praca nad przetwarzaniem i przechowywaniem danych przebiega w odmienny sposób.

Bezpośrednie wykorzystanie istniejących instrukcji do adresowania bitów w przypadku NVM jest nieefektywne. Układy te wymagają algorytmów, które są zoptymalizowane pod kątem unikalnych właściwości tego typu pamięci, pozostając przy tym w zgodzie ze sposobem pracy dostępnych na rynku procesorów. Kolejnym problemem są operacje na pamięciach. Jeśli podczas ich wykonywania ma miejsce awaria, pamięć może zostać uszkodzona, a zapisane na niej dane mogą być błędne.

Metoda wykorzystywana do zapisu sekwencji danych jest więc kluczem do efektywnego przechowywania informacji. Struktura danych w pamięci powinna być taka, aby zmiany w jednej z jej części nie wymagała pracochłonnej reorganizacji pozostałych rejestrów.

W swojej pracy zespół Tanga dostosował do organizowania danych w pamięciach architekturę B+drzewa. Następnie zoptymalizował uzyskaną strukturę dla systemów NVM. Dane zostały podzielone na dwie grupy: dane krytyczne oraz dane rekonstruowalne, które w zasadzie mogą być od siebie oddzielone. W tym przypadku priorytetem podczas procesu zapisu jest zapewnienie spójności danych krytycznych, które są zapisywane w pamięci w pierwszej kolejności.

Nowa struktura pozwala blisko dwukrotnie zwiększyć efektywność zapisu danych w stosunku do zastosowania standardowych metod. Taka optymalizacja pozwala z nadzieją patrzeć na szersze wykorzystanie pamięci NVM w niedalekiej przyszłości.

(rr)