As the memory capacity in a system has been growing, refresh operations consume increasing ratios of the total DRAM power. To reduce the power consumption of such refresh operations, this paper proposes a novel value-aware refresh reduction technique called ZERO - REFRESH which exploits zero values in memory contents. A DRAM cell can retain the discharged state without refresh operations, and ZERO - REFRESH skips refresh operations on rows with all discharged cells. For abundant unallocated memory pages in typical systems, the operating system fills them with zeros to clean the contents. For those idle pages, ZERO - REFRESH can eliminate refresh operations in an OS-transparent way without any new interface to DRAM. However, for allocated memory pages, memory contents may not have many consecutive zero values to match the refresh granularity of DRAM. To increase the frequency of zero values and to arrange them to match the refresh granularity, ZERO - REFRESH transforms the value of memory blocks to the base and delta values, inspired by the prior BDI (Base-Delta-Immediate) compression technique. Once values are converted, bits are transposed to be stored as consecutive discharged bits at the refresh granularity. Such value transformation and rearrangement can make the memory contents friendly to refresh reduction based on discharged cells. The experimental results based on simulation show that the DRAM refresh operations are reduced by 37% on average for a set of benchmark applications, if the entire memory is allocated for the applications. If the memory usage statistics collected from three data center traces are applied, the DRAM refresh operations can be reduced by 46%, 57%, and 83% respectively for the three scenarios.
KSP 제안 키워드
Compression Technique, DRAM Cell, DRAM Refresh, Data center, Power Consumption, Reduction technique, Refresh reduction, delta values, memory capacity, memory usage, operating system
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<출처표시방법 안내> 작성자, 저작물명, 출처, 권호, 출판년도, 이용조건 [예시1] 김진미 외, "매니코어 기반 고성능 컴퓨팅을 지원하는 경량커널 동향", 전자통신동향분석, 32권 4호, 2017, 공공누리 제4유형 [예시2] 심진보 외, "제4차 산업 혁명과 ICT - 제4차 산업 혁명 선도를 위한 IDX 추진 전략", ETRI Insight, 2017, 공공누리 제 4유형
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