KR102136792B1 - Method and Apparatus for Memory Bottleneck due to Introduction of High Bandwidth Memory - Google Patents

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Abstract

HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법은 HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타내는 단계, 대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단하는 단계, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는 단계 및 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내는 단계를 포함한다.A method and apparatus for solving a memory bottleneck problem due to the introduction of HBM are presented. The method for solving a memory bottleneck problem due to the introduction of HBM proposed by the present invention is performed in the first cache (L1) and the second cache (L2) to analyze the change in the main memory bottleneck point using HBM as the main memory of the GPU. The step of indicating the factor causing the RF (reservation fail), the step of determining whether the cache is accessible based on whether there is a replaceable cache line, and when a miss occurs in the cache, the miss of the same data was previously caused by MSHR. And checking if there is any, and analyzing the speed of processing misses in the memory of the lower layer, and indicating a memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator.

Description

HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법 및 장치{Method and Apparatus for Memory Bottleneck due to Introduction of High Bandwidth Memory}Method and Apparatus for Memory Bottleneck Due to Introduction of HBM {Method and Apparatus for Memory Bottleneck due to Introduction of High Bandwidth Memory}

본 발명은 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for solving a memory bottleneck problem due to the introduction of HBM.

수십 년 동안 프로세서의 속도가 비약적으로 증가함에 따라, 프로세서와 메모리 간의 속도 차이로 인한 메모리 보틀넥(memory bottleneck) 문제가 심화되었다. 이러한 문제를 해결하기 위해 GPU(Graphics Processing Unit) 역시 프로세서와 메인 메모리 사이에 여러 메모리 계층을 두는 딥 메모리 계층(deep memory hierarchy) 구조를 택하였다. 딥 메모리 계층에서는 프로세서에 가까울수록 높은 데이터 대역폭(data bandwidth)을 갖는 캐시(cache)를 두어 메모리 보틀넥 문제를 어느 정도 해결할 수 있었다. 그러나 데이터 요구량이 높은 데이터 집약적인 응용에서는 메인 메모리의 대역폭이 충분하지 않아 메모리 보틀넥 문제가 여전히 남아있다. 이를 위해서 HBM(high bandwidth memory)가 새로운 시스템 솔루션으로 고려되고 있다. As the speed of the processor has increased dramatically for several decades, a memory bottleneck problem due to a difference in speed between the processor and the memory has been intensified. To solve this problem, the GPU (Graphics Processing Unit) also chose a deep memory hierarchy structure in which several memory layers are interposed between the processor and the main memory. In the deep memory layer, a memory bottleneck problem could be solved to some extent by placing a cache having a higher data bandwidth as it gets closer to the processor. However, in a data-intensive application with high data demand, the memory bottleneck problem remains because the main memory has insufficient bandwidth. For this, high bandwidth memory (HBM) is considered as a new system solution.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 대역폭(bandwidth)를 갖는 HBM을 GPU의 메인 메모리(main memory)로 사용했을 때 주된 메모리 보틀넥(memory bottleneck) 지점의 변화가 있음을 보이고, 이를 위한 효과적인 지표를 제공하는데 있다. The technical problem to be achieved by the present invention is that when the HBM having a high bandwidth (bandwidth) is used as the main memory (main memory) of the GPU, it shows that there is a change in the main memory bottleneck (memory bottleneck) point, an effective indicator for this To provide.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법은 HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타내는 단계, 대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단하는 단계, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는 단계 및 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내는 단계를 포함한다. In one aspect, the method for solving a memory bottleneck problem due to the introduction of HBM proposed by the present invention is a first cache (L1) and a second to analyze the change in the main memory bottleneck point using HBM as the main memory of the GPU In the cache (L2), the step of indicating the factor causing the RF (reservation fail), the step of determining whether the cache is accessible based on whether there is a replaceable cache line, and if a miss occurs in the cache, the same as before according to the MSHR And checking if there is a miss for the data, and merging, and analyzing the speed of processing the miss in the memory of the lower layer, and indicating the memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator.

상기 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는 단계는 병합 가능한 한계가 넘거나 MSHR의 엔트리가 부족할 경우 RF의 원인이 되므로, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 때 MSHR을 살펴보고 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합한다. If a miss occurs in the cache, the step of checking whether there is a miss for the same data before and merging according to the MSHR is a cause of RF when the mergeable limit is exceeded or the entry of the MSHR is insufficient. When miss) occurs, look at the MSHR, check if there are any misses for the same data before, and merge them.

상기 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내는 단계는 아래 계층 메모리의 스톨로 발생한 배압으로 데이터 접근 요구를 보낼 큐(queue)가 가득 차 보내지 못한 경우, 1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2) 사이, 캐시(L2)와 메인 메모리 사이의 원활한 접근이 이루어지고 있는지 나타낸다. Analyzing the speed of processing a miss in the memory of the lower layer, and indicating the memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator, a queue to send a data access request due to the back pressure caused by the stall of the lower layer memory is not full. If not, it indicates whether smooth access is being made between the first cache L1 and the second cache L2 and between the cache L2 and the main memory.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 장치는 HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타내는 분석부를 포함하고, 상기 분석부는 대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단하고, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하고, 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타낸다. In another aspect, the apparatus for solving a memory bottleneck problem due to the introduction of the HBM proposed by the present invention uses the HBM as the main memory of the GPU to analyze the change in the main memory bottleneck point, the first cache (L1) and In the second cache (L2) includes an analysis unit indicating an element that causes a failure (reservation fail), the analysis unit determines whether the cache is accessible according to whether or not a replaceable cache line, and a miss occurs in the cache In the case of MSHR, it checks if there is a miss for the same data before merging, analyzes the speed of processing the miss in the lower layer memory, and shows the memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator.

본 발명의 실시예들에 따르면 높은 대역폭(bandwidth)를 갖는 HBM을 GPU의 메인 메모리(main memory)로 사용했을 때 주된 메모리 보틀넥(memory bottleneck) 지점의 문제를 제안하는 지표를 통해 해결할 수 있다.According to embodiments of the present invention, when HBM having a high bandwidth is used as the main memory of the GPU, it can be solved through an index that proposes a problem of a main memory bottleneck point.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 L1과 L2 캐시에서 RF의 원인을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스라인 대비 HBM 환경에서 L1, L2 캐시의 RF_④ 비율을 나타내는 도면이다.
1 is a flowchart illustrating a method of solving a memory bottleneck problem due to the introduction of HBM according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the cause of RF in the L1 and L2 cache according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing RF_④ ratios of L1 and L2 caches in an HBM environment compared to a baseline according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a method of solving a memory bottleneck problem due to the introduction of HBM according to an embodiment of the present invention.

제안하는 HBM 도입으로 인한 메모리 보틀넥 문제 해결 방법은 분석부를 통해 HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타내는 단계(110), 대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단하는 단계(120), 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는 단계(130) 및 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 밴드위스(bandwith), 다시 말해 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내는 단계를 포함한다. The proposed method of solving the memory bottleneck problem due to the introduction of HBM is analyzed in the first cache (L1) and the second cache (L2) to analyze the change in the main memory bottleneck point using the HBM as the main memory of the GPU through the analysis unit. Step (110) indicating the factor causing the RF (reservation fail), determining whether the cache is accessible based on whether the cache line is replaceable (120), if a miss occurs in the cache (miss) occurs in accordance with the MSHR before Checking whether there is a miss for the same data, and then merging (130) and analyzing the speed of processing the miss in the memory of the lower layer, and indicating a bandwith, that is, a memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator It includes.

단계(110)에서, HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타낸다. In step 110, in order to analyze the change in the main memory bottleneck point using HBM as the main memory of the GPU, factors that cause retention failure (RF) in the first cache L1 and the second cache L2 Indicates.

단계(120)에서, 대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단한다. In step 120, it is determined whether the cache is accessible according to whether the cache line is replaceable.

단계(130)에서, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합한다. 병합 가능한 한계가 넘거나 MSHR의 엔트리가 부족할 경우 RF의 원인이 되므로, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 때 MSHR을 살펴보고 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합한다. In step 130, if a miss occurs in the cache, the MSHR checks whether there is a miss for the same data before merging. If the mergeable limit is exceeded or the entry of the MSHR is insufficient, it is the cause of the RF. When a miss occurs in the cache, the MSHR is checked, and if there is a miss for the same data before, the merge is performed.

단계(140)에서, 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타낸다. 아래 계층 메모리의 스톨로 발생한 배압으로 데이터 접근 요구를 보낼 큐(queue)가 가득 차 보내지 못한 경우, 1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2) 사이, 캐시(L2)와 메인 메모리 사이의 원활한 접근이 이루어지고 있는지 나타낸다. In step 140, the speed of processing misses in the memory of the lower layer is analyzed, and a memory bottleneck due to insufficient bandwidth is indicated as an indicator. When the queue to send a data access request is not full due to the back pressure caused by the stall of the lower layer memory, seamless access between the cache 1 and the cache 2, and between the cache L2 and the main memory Indicates whether this is done.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 캐시(L1)과 제2 캐시(L2)에서 RF의 원인을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the cause of the RF in the first cache (L1) and the second cache (L2) according to an embodiment of the present invention.

본 발명에서는 높은 대역폭(bandwidth)를 갖는 HBM을 GPU의 메인 메모리(main memory)로 사용했을 때 주된 메모리 보틀넥(memory bottleneck) 지점의 변화가 있음을 보이고자 한다. 이를 위한 효과적인 지표를 제안하고 데이터 집약적인 응용과 그렇지 않은 응용이 이 지표에서 다른 특성을 보이는지 실험으로 관찰한다. GTX titanX 환경에서 기존의 GDDR5과 HBM을 메인 메모리로 사용했을 때를 각각 비교한다. gpgpu-sim3.2.0 시뮬레이션 환경에서 rodinia3.0 벤치마크(benchmark)를 사용하여 실험하였다. In the present invention, when using HBM having a high bandwidth (bandwidth) as the main memory (main memory) of the GPU, it is intended to show that there is a change in the main memory bottleneck (memory bottleneck) point. We suggest effective indicators for this, and experimentally observe whether data-intensive and non-intensive applications exhibit different characteristics. When using GDDR5 and HBM as the main memory in the GTX titanX environment, we compare each. In the simulation environment of gpgpu-sim3.2.0, the experiment was performed using a rodinia3.0 benchmark.

메모리 보틀넥을 관찰하기 위한 지표로 gpgpu-sim의 RF(reservation fail)을 사용하였다.RF (reservation fail) of gpgpu-sim was used as an index for observing the memory bottleneck.

도 2는 L1과 L2 캐시(cache)에서 RF의 원인이 되는 4가지 요소를 나타낸다. RF_①은 대체 가능한 캐시라인(cacheline)이 없어 캐시 접근을 하지 못하는 경우이다. RF_②와 RF_③은 MSHR(miss status holding register)가 원인이다. 캐시에서 미스(miss)가 발생할 때 MSHR을 살펴보고 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하게 되는데 병합할 수 있는 한계가 넘거나 MSHR의 엔트리가 부족하면 RF의 원인이 된다. 2 shows four factors that cause RF in the L1 and L2 caches. RF_① is a case where cache access is not possible because there is no replaceable cacheline. RF_② and RF_③ are caused by MSHR (miss status holding register). When a miss occurs in the cache, the MSHR is checked, and if there is a miss for the same data before merging, the merge is performed. If the limit for merging is exceeded or the entry of the MSHR is insufficient, it causes RF.

RF_④는 아래 계층 메모리의 스톨(stall)로 발생한 배압(back pressure)으로 데이터 접근 요구를 보낼 큐(queue)가 가득 차 보내지 못한 경우이다. L1과 L2 캐시의 RF_④의 값들은 각각 L1 캐시와 L2 캐시 사이, L2 캐시와 메인 메모리(main memory) 사이의 원활한 접근이 이루어지고 있는지 나타낸다고 할 수 있다. 즉, RF_④의 값이 크다는 것은 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도가 느리다는 의미이며 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 알 수 있는 지표로 삼을 수 있다. RF_④ is a case in which a queue to send a data access request is not filled due to back pressure caused by a stall in the lower layer memory. It can be said that the values of RF_④ of the L1 and L2 caches indicate whether smooth access is being made between the L1 cache and the L2 cache, and between the L2 cache and the main memory, respectively. That is, a large value of RF_④ means that the processing speed of the miss in the memory of the lower layer is slow, and it can be used as an index to know the memory bottleneck due to insufficient bandwidth.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스라인 대비 HBM 환경에서 L1, L2 캐시의 RF_④ 비율을 나타내는 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing RF_④ ratios of L1 and L2 caches in an HBM environment compared to a baseline according to an embodiment of the present invention.

도 3은 베이스라인인 GDDR5 대비 HBM 환경에서 생기는 RF_④의 비율을 나타낸다. 7개의 벤치마크(benchmark)들은 베이스라인(baseline) 대비 HBM 환경에서 L1 캐시의 RF_④ 비율이 증가하고 L2 캐시의 RF_④ 비율이 감소하는 경향이 있다. L1 캐시 RF_④가 증가하는 것은 L1 캐시에서 L2 캐시로 데이터가 원활하게 액세스하지 못하고 있는 상황을 보여준다. 그리고 L2 캐시의 RF_④가 감소하는 것으로부터 L2 캐시에서 메인 메모리로 데이터 액세스가 원활하다는 것을 알 수 있다. 이를 통해 메모리 보틀넥의 위치가 L2 캐시와 메인 메모리 사이에서 L1 캐시와 L2 캐시 사이로 이동한 것을 알 수 있다. 표1에서 회색 음영으로 표시된 벤치마크들은 L2 캐시의 미스 비율(miss rate)이 높아 메인 메모리에 액세스가 많다. 요구 데이터 양이 많을 뿐 아니라 액세스 패턴의 집약성(locality)이 떨어지는 응용들이다. 이러한 벤치마크들에 경우 다른 벤치마크에 비해 L1 캐시의 RF_④가 많이 증가하거나, L2 캐시의 RF_④가 많이 감소하는 것을 확인할 수 있다. Figure 3 shows the ratio of RF_④ generated in the HBM environment compared to the baseline GDDR5. The seven benchmarks tend to increase the RF_④ ratio of the L1 cache and decrease the RF_④ ratio of the L2 cache in the HBM environment compared to the baseline. The increase of the L1 cache RF_④ shows a situation where data is not smoothly accessed from the L1 cache to the L2 cache. And it can be seen from the decrease in RF_④ of the L2 cache that data access from the L2 cache to the main memory is smooth. Through this, it can be seen that the position of the memory bottleneck is moved between the L2 cache and the L2 cache between the L2 cache and the main memory. Benchmarks in gray shaded in Table 1 have a high miss rate in the L2 cache, which gives access to main memory. These are applications that have a large amount of required data as well as poor locality of access patterns. In the case of these benchmarks, it can be seen that RF_④ in the L1 cache increases a lot, or RF_④ in the L2 cache decreases more than other benchmarks.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.  또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.  이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.  예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.  또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or combinations of hardware components and software components. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors (micro signal processors), microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may run an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software. For convenience of understanding, a processing device may be described as one being used, but a person having ordinary skill in the art, the processing device may include a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or a processor and a controller. In addition, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.  소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다.  소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instruction, or a combination of one or more of these, and configure the processing device to operate as desired, or process independently or collectively You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. Can be embodied in The software may be distributed on networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.  상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.  상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.  컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.  프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.  The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded on a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, or the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the embodiments or may be known and usable by those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -Hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc., as well as machine language codes produced by a compiler.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.  예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form from the described method, or other components Alternatively, even if replaced or substituted by equivalents, appropriate results can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (6)

HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타내는 단계;
대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단하는 단계;
캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는 단계; 및
아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내는 단계
를 포함하고,
상기 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내는 단계는,
아래 계층 메모리의 스톨로 발생한 배압으로 데이터 접근 요구를 보낼 큐(queue)가 가득 차 보내지 못한 경우, 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2) 사이, 제2 캐시(L2)와 메인 메모리 사이의 원활한 접근이 이루어지고 있는지 나타내고,
아래 계층 메모리의 스톨로 발생한 배압의 값이 클 경우 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도가 느리다는 것을 의미하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 알 수 있는 지표로 삼고,
상기 지표를 이용하여 HBM을 GPU의 메인 메모리로 사용했을 때 발생하는 메모리 보틀넥 지점의 문제를 해결하는
메모리 보틀넥 문제 해결 방법.
Representing an element that causes a reservation failure (RF) in the first cache (L1) and the second cache (L2) to analyze the change in the main memory bottleneck point using the HBM as the main memory of the GPU;
Determining whether a cache is accessible according to whether the cache line is replaceable;
If a miss occurs in the cache, check and check whether there is a miss for the same data before according to the MSHR, and then merge them; And
Analyzing the speed of processing misses in the memory of the lower layer and indicating the memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator
Including,
The step of analyzing the speed of processing misses in the memory of the lower layer and indicating the memory bottleneck due to insufficient bandwidth,
When the queue to send a data access request is not full due to back pressure caused by the stall of the lower layer memory, between the first cache L1 and the second cache L2, between the second cache L2 and the main memory Indicates whether a smooth approach is being made,
If the value of the back pressure caused by the stall of the lower layer memory is large, it means that the processing of misses in the lower layer memory is slow, and the memory bottleneck due to insufficient bandwidth is used as an index to know,
Using the above indicator to solve the problem of the memory bottleneck point that occurs when HBM is used as the main memory of the GPU
How to troubleshoot memory bottlenecks.
제1항에 있어서,
상기 캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는 단계는,
병합 가능한 한계가 넘거나 MSHR의 엔트리가 부족할 경우 RF의 원인이 되므로, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 때 MSHR을 살펴보고 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는
메모리 보틀넥 문제 해결 방법.
According to claim 1,
When a miss occurs in the cache, the step of checking whether there is a miss for the same data before and merging according to MSHR is performed.
When the mergeable limit is exceeded or the entry of the MSHR is insufficient, it is the cause of the RF, so when a miss occurs in the cache, the MSHR is checked, and if there is a miss for the same data before, the merge is performed.
How to troubleshoot memory bottlenecks.
삭제delete HBM을 GPU의 메인 메모리로 이용하여 메인 메모리 보틀넥 지점의 변화를 분석하기 위해 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2)에서 RF(reservation fail)의 원인이 되는 요소를 나타내는 분석부
를 포함하고,
상기 분석부는,
대체 가능한 캐시라인 여부에 따라 캐시 접근 가능 여부를 판단하고,
캐시에서 미스(miss)가 발생할 경우 MSHR에 따라 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하고,
아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도를 분석하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 지표로 나타내고,
아래 계층 메모리의 스톨로 발생한 배압으로 데이터 접근 요구를 보낼 큐(queue)가 가득 차 보내지 못한 경우, 제1 캐시(L1) 및 제2 캐시(L2) 사이, 제2 캐시(L2)와 메인 메모리 사이의 원활한 접근이 이루어지고 있는지 나타내고,
아래 계층 메모리의 스톨로 발생한 배압의 값이 클 경우 아래 계층의 메모리에서 미스를 처리하는 속도가 느리다는 것을 의미하고, 대역폭 부족으로 인한 메모리 보틀넥을 알 수 있는 지표로 삼고,
상기 지표를 이용하여 HBM을 GPU의 메인 메모리로 사용했을 때 발생하는 메모리 보틀넥 지점의 문제를 해결하는
메모리 보틀넥 문제 해결 장치.
In order to analyze the change in the main memory bottleneck point using HBM as the main memory of the GPU, an analysis unit showing elements that cause reservation failure (RF) in the first cache L1 and the second cache L2
Including,
The analysis unit,
Determine whether the cache is accessible based on whether it is a replaceable cache line,
If there is a miss in the cache, check if there is a miss for the same data before according to MSHR, and merge it.
Analyze the speed of processing misses in the memory of the lower layer, and indicate the memory bottleneck due to insufficient bandwidth as an indicator,
When the queue to send a data access request is not full due to back pressure caused by the stall of the lower layer memory, between the first cache L1 and the second cache L2, between the second cache L2 and the main memory Indicates whether a smooth approach is being made,
If the value of the back pressure caused by the stall of the lower layer memory is large, it means that the processing of misses in the lower layer memory is slow, and the memory bottleneck due to insufficient bandwidth is used as an index to know,
Using the above indicator to solve the problem of the memory bottleneck point that occurs when HBM is used as the main memory of the GPU
Memory bottleneck troubleshooting device.
제4항에 있어서,
상기 분석부는,
병합 가능한 한계가 넘거나 MSHR의 엔트리가 부족할 경우 RF의 원인이 되므로, 캐시에서 미스(miss)가 발생할 때 MSHR을 살펴보고 이전에 동일한 데이터에 대한 미스가 있는지 확인 후 병합하는
메모리 보틀넥 문제 해결 장치.
According to claim 4,
The analysis unit,
When the mergeable limit is exceeded or the entry of the MSHR is insufficient, it is the cause of the RF, so when a miss occurs in the cache, the MSHR is checked, and if there is a miss for the same data before, the merge is performed.
Memory bottleneck troubleshooting device.
삭제delete
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