In der jüngeren Vergangenheit gab es wichtige Fortschritte bei der serienreifen Umsetzung von nichtflüchtigem Hauptspeicher (non-volatile memory - NVM). Im Gegensatz zum heute geläufigen flüchtigen dynamischen Schreib-Lesespeicher (Dynamic Random Access Memory – DRAM) verliert der NVM seine gespeicherten Informationen auch bei einer Unterbrechung der Stromzufuhr nicht. Darüber hinaus können, anders als bei herkömmlichen nichtflüchtigen Speichermedien, in NVM abgelegte Daten direkt vom Prozessor eines Computers verarbeitet werden. Dies verleiht NVM teilweise mit DRAM vergleichbare Leistungseigenschaften wie z.B. Zugriffsgeschwindigkeit oder Bandbreite.

Um nichtflüchtige Hauptspeicher zu implementieren, gibt es allerdings unterschiedliche Basistechnologien. Diese unterscheiden sich zum Beispiel deutlich im Hinblick auf die Schreib- und Lesegeschwindigkeit oder die verfügbare Kapazität.

Bestimmte Attribute von nichtflüchtigen Hauptspeichern führen in der Theorie zu Vorteilen beim Entwurf von Rechnerarchitekturen. So ließe sich die Wiederanlaufzeit von Systemen nach einem Stromausfall reduzieren:  Informationen, die auf dauerhaften Datenträgern wie Festplatten gespeichert sind, müssen nicht mehr in den Hauptspeicher eines Computers geladen werden. Außerdem kann durch nichtflüchtige Hauptspeicher Energie eingespart und die Anwendungsleistung durch eine Vereinfachung bestimmter Komponenten im Betriebssystem verbessert werden. Diese Vorteile auszunutzen, stellt jedoch auf der Softwareseite eine erhebliche Herausforderung dar.

Das FOSSIL-Projekt konzentriert sich darauf, diese Vorteile für Anwendungen nutzbar zu machen. Dazu wird ein existierendes Mikrokernbetriebssystem verändert, um beispielsweise Anwendungen nach einem Stromausfall schnell wieder bereitzustellen. Des Weiteren soll im Rahmen des Projektes analysiert werden, inwiefern die Verteilung von Anwendungsdaten auf verschiedene Speichertypen die Gesamtleistung der jeweiligen Anwendung beeinflusst. Auch das durch nichtflüchtigen Hauptspeicher entstehende Energiesparpotenzial soll erforscht werden. Eine wesentliche Anforderung des Projektes ist dabei auch die Unterstützung von bereits existierenden Programmen, die nicht auf die Besonderheiten von nichtflüchtigem Speicher angepasst sind.

Das Projekt wird im Rahmen des Schwerpunktprogramms 2377 durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert – Projektnummer: 502457159.

Projektlaufzeit: 2022 - 2025

Ansprechpartner: Dr. Michael Roitzsch (michael.roitzsch@barkhauseninstitut.org), Till Miemietz (till.miemietz@barkhauseninstitut.org)