MIT-Datenkompression bringt Geschwindigkeits-Boost

Die von Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) entwickelte Hardware-Datenkompression «Zippads» soll sowohl Programmierern als auch Endverbrauchern erhebliche Vorteile bringen. Letztere können auf ihren Computern und Mobilgeräten so etwa einfach zusätzliche Speicherkapazitäten «freischaufeln», was zu einem Geschwindigkeits-Boost führt und es den eingesetzten Systemen zudem erlaubt, mehrere Rechenaufgaben gleichzeitig zu erledigen.

«Die Motivation für unsere Arbeit war es, eine neue Form der Speicherhierarchie zu entwerfen, die eine objektbasierte Kompression ermöglicht und nicht mehr auf das Cache-Line-Verfahren setzt, das bei den meisten modernen Programmiersprachen zum Datenmanagement genutzt wird», zitiert «TechXplore» Po-An Tsai, Projektleiter am Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) des MIT. «Davon können alle Computersysteme profitieren», betont sein Kollege Daniel Sanchez. «Programme laufen schneller, weil sie nicht mehr durch das Nadelöhr der Speicherbandbreite ausgebremst werden.»

Laut den Experten speichern traditionelle Speicherarchitekturen die Datenblöcke in stufenweisen Hierarchien von grösseren und langsameren Speicherteilen - sogenannten «Caches». Datenblöcke, die erst kürzlich verwendet wurden, steigen dabei zu kleineren, schnelleren Caches auf, während ältere Areale in langsamere, grössere Caches verschoben werden. «Obwohl diese Art der Organisation sehr flexibel ist, hat das auch einen hohen Preis: Um auf den Speicher zuzugreifen, muss jeder Cache nach der richtigen Adresse in seinem Inhalt suchen», erläutert Sanchez.

Die von den CSAIL-Forschern entwickelte Technik setzt statt «Caches» auf «Objects». Diese umfassen grössere Datenmengen und werden zur Gänze auf effizienten, direkt zugänglichen Adressspeichern abgelegt - eine separate Suche ist somit nicht mehr erforderlich. Zu Beginn werden diese Objekte auf unkomprimierten, schnelleren Hierarchieebenen gespeichert. Wenn sie auf langsamere Ebenen verschoben werden, werden sie komprimiert.

Um zu vermeiden, dass die komprimierten Objekte dann wieder mühsam gesucht werden müssen, werden auf allen Ebenen Hinweise platziert. «Das macht einen späteren Zugriff deutlich einfacher und schneller und erlaubt eine viel kompaktere Speicherung als bei bisherigen Methoden», betonen die Experten.