The memory controller is in charge of managing DRAM maintenance operations (e.g., refresh, RowHammer protection, memory scrubbing) in current DRAM chips. Implementing new maintenance operations often necessitates modifications in the DRAM interface, memory controller, and potentially other system components. Such modifications are only possible with a new DRAM standard, which takes a long time to develop, leading to slow progress in DRAM systems. In this paper, our goal is to 1) ease, and thus accelerate, the process of enabling new DRAM maintenance operations and 2) enable more efficient in-DRAM maintenance operations. Our idea is to set the memory controller free from managing DRAM maintenance. To this end, we propose Self-Managing DRAM (SMD), a new low-cost DRAM architecture that enables implementing new in-DRAM maintenance mechanisms (or modifying old ones) with no further changes in the DRAM interface, memory controller, or other system components. We use SMD to implement new in-DRAM maintenance mechanisms for three use cases: 1) periodic refresh, 2) RowHammer protection, and 3) memory scrubbing. We show that SMD enables easy adoption of efficient maintenance mechanisms that significantly improve the system performance and energy efficiency while providing higher reliability compared to conventional DDR4 DRAM. A combination of SMD-based maintenance mechanisms that perform refresh, RowHammer protection, and memory scrubbing achieve 7.6% speedup and consume 5.2% less DRAM energy on average across 20 memory-intensive four-core workloads. We make SMD source code openly and freely available at [128].
翻译:内存控制器负责管理当前 DRAM 芯片中的 DRAM 维护操作( 例如, 刷新、 RowHammer 保护、 记忆洗涤) 。 实施新的维护操作往往需要修改 DRAM 接口、 记忆控制器和潜在的其他系统部件。 只有采用新的 DRAM 标准,这些修改才可能实现,这需要很长的时间来开发DRAM 系统,导致DRAM 系统的进展缓慢。 在本文件中,我们的目标是1) 使新的DRAM 维护操作程序更加容易,从而加快新的DRAM 维护操作程序,使DRAM 维护操作更加高效。 我们的想法是让存储控制器不受管理 DRAM 维护的束缚。 为此,我们建议建立一个新的低成本 DRAM 自我管理 DRA 结构( SMD ), 一个新的低成本 DRAM 维护机制( 或修改旧机制 ) 不需要进一步修改 DRAM 。 我们用SM 来实施新的 DRAM 维护机制:(1) 定期更新, 2 源 保护, 和记忆清洗。 我们用DRMD 显示, SMDM 4 的SM 平均维护系统可以轻松 4 运行 的正常运行 标准 运行, 运行 运行 运行 标准, 运行 运行 运行 的正常运行 标准 标准 运行 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准, 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准, 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准 标准</s>