fPIM：一种整体设计方法，旨在优化PIM数据流以提高执行效率

随着应用对带宽需求的增长，“内存墙”问题日益严重，基于处理器的指令卸载架构（PIM）成为研究热点。现有PIM架构分为区域卸载和选择性卸载两类，但存在内部流量过高的性能瓶颈。本文提出fast PIM（fPIM）架构，通过在每个通道控制器集成PIM缓存优化数据流，结合处理器负载均衡器和基于行为的卸载器协同工作，显著提升执行效率。实验表明fPIM较PEI、Fafnir和SpaceA分别降低处理时间88.6%、87.5%和79.6%，平均效率提升达68.7%。

　　

摘要：

随着应用程序对带宽需求的增加，“内存墙”问题变得越来越严重。因此，基于内存的处理（PIM）架构因其能够执行由处理器卸载的指令而受到了广泛的研究关注。现有的PIM架构研究可以分为两类：区域卸载，即将程序员指定的代码区域内的所有指令全部卸载；以及选择性卸载，仅通过硬件支持卸载感兴趣的指令。然而，PIM架构带来了显著的内存内部流量开销问题，这不仅影响了PIM本身的性能，也降低了整个系统的性能。为了解决这一挑战，我们提出了一种名为fast PIM（fPIM）的PIM架构，该架构将PIM缓存集成到每个通道控制器中，以优化PIM内部的数据流。这种设计与处理单元负载均衡器和基于行为的卸载器协同工作，以实现高效的执行。为了评估fPIM的性能，我们进行了大量实验，结果表明，与三种先进的PIM设计（PEI、Fafnir和SpaceA）相比，fPIM将工作负载完成时间分别减少了88.6%、87.5%和79.6%（平均减少了68.7%）。