Jenga: cache dinamica e gerarchica per i processori del futuro

È di venerdì scorso la notizia della presentazione del prototipo di un chip, realizzato dai ricercatori del MIT (Massachusetts Institute of Technology), che in futuro potrebbe sostituire la storica architettura x86: Il MIT presenta un chip basato su nanotubi di carbonio che integra CPU, memoria e storage.

Le novità, però, non si fermano qui: la celebre università di ricerca statunitense ha infatti annunciato una cache “a gerarchie” che sarà fino al 30% più performante rispetto alle attuali soluzioni.

La cache ideata dai ricercatori del MIT è stata battezzata Jenga ed è contraddistinta da un comportamento dinamico, capace di adeguarsi alle richieste istantanee dei singoli programmi in esecuzione.

Oggi i processori di più recente fattura usano tre diversi livelli di cache (L1, L2 e L3) per memorizzarvi i dati che vengono utilizzati più frequentemente dalle applicazioni e scongiurare accessi al contenuto della RAM o, peggio ancora, dell’unità SSD o dell’hard disk, decisamente più lenti.

Il sistema di cache gerarchica Jenga messo a punto dai tecnici del MIT si è rivelato molto efficace: esso tiene infatti in grande considerazione l’aspetto legato alla latenza e, quindi, al “costo” per l’accesso ai dati conservati nei vari banchi di memoria.
I dati vengono quindi allocati in maniera ottimizzata, sulla base della struttura delle richieste di ciascuna applicazione. Una cache tradizionale a più livelli, infatti, non è mai la scelta ottimale perché la dimensione dei dati da elaborare incide in maniera significativa sull’approccio prescelto. Così come la loro dimensione o il degrado prestazionale che si verificherebbe memorizzando il dato nella memoria principale.

Jenga si fa carico di adattare la struttura e il funzionamento della cache sulla base del carico di lavoro ed è quindi presentata come una soluzione decisamente più efficiente ed efficace.

Oltre al miglioramento prestazionale valutato intorno al 20-30% (prendendo in considerazione un processore a 36 core, utilizzato nei test del MIT), Jenga consentirebbe infatti di ridurre i consumi energetici in maniera significativa.
Rispetto ai chip con cache di dimensione fissa, Jenga sarebbe più parsimonioso tra il 30 e l’85% in termini energetici.