韩国开发“轻量级非易失性计算机”：断电状态下可保持所有程序执行状态和数据

据韩媒报导，韩国某研究团队开发了一种计算系统，可以停止和重新启动计算机时间而不会丢失信息。停止时，所有运行状态和数据在不供电的情况下保持，用户可以随时恢复运行。

韩国科学技术高等研究院电气和电子工程学院 Myung-soo Jeong 教授的团队（计算机体系结构和内存系统实验室）开发了此类硬件 (HW) 和软件 (SW) 技术，并开发了“轻量级非易失性计算系统（light PC），并于4月25日首次对外公开。

传统计算机使用易失性存储器 (DRAM) 作为其主存储器。没有电源，数据就会丢失。非易失性内存（英特尔傲腾内存）可以永久存储数据，但由于内部结构设计复杂，速度较慢，不用作主存储器，仅用于保存一些数据。

内存中的易失性组件、处理器本身的寄存器或高速缓存（易失性）等临时存储数据在没有电源的情况下无法保存。尽管已开发出检查点技术以将易失性状态数据移动到非易失性存储器或存储设备 ( SSD )，但周期性数据移动会消耗额外的时间和电力，并且需要在电源故障后重新启动整个系统的数据恢复过程。

该研究团队开发了一种处理器、内存控制器和操作系统 (OS)，可以在没有电源的情况下保持所有程序执行状态和数据。通过仅使用持久内存来配置系统，系统的大多数状态都保持为非易失性。一种在断电后将剩余的非持久状态转换为非易失性状态的设备，允许计算机在断电时停止计时。

此外，它最大限度地减少了处理器硬件数据路径上的易失性组件，简化了内部结构，最大限度地提高了数据处理的并行性，因此与仅使用 DRAM 的高性能系统没有显著的性能差异。

为了在停止计算机时间的同时保持一致性，操作系统会阻止状态和数据更改，以使程序执行不会不确定地进行，并添加各种形式的持久性功能。重新上电后，从停止时开始重新启动。

在使用原型计算机的轻型 PC 验证中，所有程序执行和数据都恢复到断电前的状态。与传统计算机相比，内存大8倍，应用程序执行速度快4.3倍，功耗降低73%。Jung Myung- soo教授表示：“开发的非易失性计算机提供大容量内存、高可靠性和服务安全性，因此有望在数据中心或高性能计算和低功耗运行中实现碳中和能源效率. ，将用于最大限度地减少设备电池使用量并实现超连接社会。”

这项研究将在 6 月在美国纽约市举行的计算机体系结构领域学术会议“ISCA 2022”上发表。这项研究得到了下一代内存开发商和供应商 Memray、科学和信息通信技术部和国家研究基金会的支持，以及信息和通信规划与评估研究所 (IITP) 的研究支持。