Loading...

Exploiting Non-Volatile Approximate Memories in Embedded Systems

Teimoori Nodeh, Mohammad Taghi | 2018

806 Viewed
  1. Type of Document: Ph.D. Dissertation
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 50937 (19)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Computer Engineering
  6. Advisor(s): Ejlali, Alireza
  7. Abstract:
  8. Due to recent prevalence of error resilient applications (e.g., multimedia, artificial intelligence, etc.), approximate computing (AC) has become a promising paradigm for low power and high performance designs. A significant amount of research in AC has been focused on improving the power and performance by approximating arithmetic units. However, memories i) are also a major contributor to the overall energy consumption (e.g., 30% to 60%) and response time of a system, and ii) result in perceivable quality degradation when used approximately. In this thesis, we employ the predictability potential of embedded systems in order to enable quality-aware exploitation of the advantages of the approximate memories through the memory hierarchies of embedded systems. To this end, three application level methods have been proposed: i) the first method adopts profiling and dynamic voltage and frequency scaling to use temporal predictability of embedded systems for reducing time-dependent quality degradation, ii) the second method uses code analysis and memory instruction profiling and employs the program predictability of embedded applications in order to increase the quality, and iii) the third method strives to reduce the quality fluctuations rooted in possible mispredictions through embedded systems that include approximate memory hierarchies (e.g., consisting of a main memory and a scratchpad memory). Furthermore, SimpleXcalar , an open source full CPU system simulation framework, which includes approximate memory models, is developed on the basis of SimpleScalar simulator for evaluating the proposed methods. The experiments demonstrate the effectiveness of the proposed methods in term of quality enhancement, while benefiting from energy, performance and lifetime of approximate memories
  9. Keywords:
  10. Embedded System ; Energy Management ; Approximate Computing ; Memory Management ; Imprecise Memories ; Low-Power Design ; Nonvolatile Memory

 Digital Object List

 Bookmark

  • Blank Page
  • 3.pdf
  • 4.pdf
  • 5.pdf
  • 10.pdf
    • فهرست شکل‌ها
    • فهرست جدول‌ها
    • مقدمه
    • حافظه‌های رایج و نوظهور
      • DRAM
      • SRAM
      • STT-RAM
      • PCM
      • محصولات تجاری مبتنی بر حافظه‌های غیرفرار
        • PCM
        • MRAM
        • FeRAM
      • جمع‌بندی
    • پژوهش‌های پیشین
      • محاسبات تقریبی
        • سرشت‌یابی کاربردها از نظر تاب‌آوری در برابر خطا
        • پشتیبانی نرم‌افزاری از محاسبات تقریبی
        • طراحی سخت‌افزار برای محاسبات تقریبی
        • روش‌های نرم‌افزاری در محاسبات تقریبی
      • جمع‌بندی و نتیجه‌گیری
    • PCM تقریبی به عنوان حافظه‌ی برون‌تراشه
      • مقدمه
      • مبانی نظری
        • PCM
        • MLC-PCM
        • مدل رانش
        • زمان نگهدارندگی در PCM
        • توزیع احتمال زمان رانش
        • تابع احتمال رانش داده‌های کاربرد
      • LDAMP
        • سرشت‌یابی آگاه از رانشِ کاربرد
        • تلفیق کد کاربرد
      • خلاصه و نتیجه‌گیری
    • STT-RAM تقریبی به عنوان حافظه‌ی برتراشه
      • مقدمه
      • مبانی نظری STT-RAM تقریبی
      • مثال انگیزشی
      • روش پیشنهادی
        • سرشت‌یابی تاب‌آوری و کیفیت
        • دسته‌بندی دستورهای load کاربرد
        • تعیین شدت تقریب
      • خلاصه و نتیجه‌گیری
    • سلسله‌مراتب حافظه‌ی تقریبی غیرفرار
      • مقدمه
      • AdAM
        • مدل سیستم و وظایف
        • سرشت‌یابی بارِکاری کاربردها
        • ILP
        • کنترل میزان تقریب در زمانِ اجرا
    • روش ارزیابی، آزمایش‌ها و تحلیل نتایج
      • مقدمه
      • زنجیره ابزار
        • ابزار SimpleXcalar
        • سرشت‌یابی تاب‌آوری و کیفیت
        • بسته‌های محک و معیارهای اندازه‌گیری کیفیت خروجی
        • روش ارزیابی LDAMP
        • روش ارزیابی STT-RAM تقریبی به عنوان حافظه برتراشه
        • روش ارزیابی و نتایج AdAM
    • نتیجه‌گیری و کارهای آتی
      • مقدمه
      • خلاصه روش ارائه شده در فصل 4
      • خلاصه روش ارائه شده در فصل 5
      • خلاصه روش ارائه شده در فصل 6
      • خلاصه روش ارزیابی و نتایج رساله
      • نتیجه‌گیری از رساله
      • کارهای آتی
        • ادامه رساله
        • سایر زمینه‌های مرتبط
    • مراجع
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
    • Blank Page
...see more