DRAMSys – Die Zukunft der Speichersystem-Optimierung

Das leistungsstarke Simulations-Framework für alle Produktentwicklungen mit DRAM

DRAMSys ist das unverzichtbare Tool für Entwickler und Ingenieure, die den vollen Überblick über ihre Produktentwicklung mit integrierten DRAM-Subsystemen benötigen. Dieses fortschrittliche Open-Source Simulations-Framework basiert auf dem SystemC TLM-2.0 Standard und bietet beispiellose Flexibilität und Geschwindigkeit.

Mit DRAMSys können Sie die Herausforderungen moderner Speichersysteme spielend meistern. Von der Analyse der Leistungsaufnahme über die Untersuchung von Temperaturverteilungen bis hin zur Identifikation und Behebung von Retention-Fehlern – DRAMSys bietet Ihnen die Möglichkeiten, um Ihr System optimal zu gestalten.

Funktionsweise des Frameworks DRAMSys

Erstklassige Simulationsmodelle: Profitieren Sie von präzisen Modellen, die die Funktionalität, Leistung und Temperatur von DRAMs detailgetreu abbilden. Finden Sie die begrenzenden Faktoren in Ihrem System und treffen Sie fundierte Entscheidungen.

DRAMSys Screenshot Trace Analyzer Metrics  - Tool von Fraunhofer IESE
© Fraunhofer IESE

Intuitiver Trace Analyzer: Mit dem benutzerfreundlichen Trace-Analyzer-Tool gewinnen Sie tiefgehende Einblicke in das Verhalten Ihrer Anwendung. Untersuchen Sie Bank-Parallelität, Busauslastung und vieles mehr. Mit dem Python-Interface können Sie Metriken wie Zugriffslatenz, Bandbreite und Zugriffe pro Activate berechnen und visualisieren.

Thermische Analysen: Verwenden Sie DRAMSys in Kombination mit Tools wie DRAMPower und 3D-ICE, um thermische Simulationen durchzuführen. Optimieren Sie Ihre Refresh-Strategien und erreichen Sie neue Ebenen der Effizienz.

DRAMSys Screenshot Temperaturanalyse, Fraunhofer IESE
© Fraunhofer IESE

Die wichtigsten Features von DRAMSys

  • TLM2.0-AT-konform
  • Umfassende DRAM-Unterstützung nach allen aktuellen JEDEC-Standards: DDR3/4/5, LPDDR4/5, Wide I/O 1/2, GDDR5/5X/6/7, HBM2/3 mit 100% Genauigkeit. Weitere Standards wie CXL, UCIe, DDR6 oder HBM4 sind in Entwicklung
  • Flexible Policies: Nutzen Sie verschiedene Scheduling-Policies (FIFO, FR-FCFS und FR-FCFS mit read/write grouping) und Page-Policies (open, closed, open adaptive und closed adaptive) sowie Power-Down-Strategien, um das Verhalten Ihrer Speicherarchitektur zu optimieren.
  • Detaillierte Leistungsanalyse: Schätzen Sie die Leistungsaufnahme und führen Sie thermische Simulationen durch.
  • Analyse von unterschiedlichen Refresh-Strategien (all-bank refresh, per-bank refresh, pulled-in, postpone) und Power-Down-Strategien (PDNA, PDNP, SREF, …)
  • Visuelle Ergebnisanalyse: Mit dem Trace Analyzer erhalten Sie sofortige visuelle Rückmeldungen und können Ihre Entscheidungen auf fundierte Daten stützen.
  • Volle Integration in die gem5 Gesamtsystem-Simulationsumgebung für integrierte Tests von individuellen Software-Applikationen in der vorgesehenen System- und Prozessorplattform.

Vermutungen durch fundierte Fakten und Analysen ersetzen

Mit DRAMSys4.0 haben Sie die Macht, Ihren Entwurfsraum systematisch zu untersuchen und die optimale DRAM-Architektur für Ihre spezifischen Anforderungen zu finden. Egal ob Sie neue Standards wie DDR5 oder LPDDR5 testen, den Speicher-Controller konfigurieren oder Ihre Systemanwendung optimieren möchten – DRAMSys bietet Ihnen die präzisen Einblicke, die Sie benötigen, um erfolgreich zu sein.

Die Anwendungsfälle sind vielfältig:

  • Welche DRAM-Konfiguration oder welcher DRAM-Standard passt am besten zu meinem Produkt: DDR5, LPDDR5, HBM3??
  • Wie werden neue Standards wie DDR5 oder LPDDR5 das Verhalten meines Systems verändern? Bringen sie einen größeren Nutzen für mein System?
  • Wie kann ich den Speicher-Controller konfigurieren, um maximale Leistung oder minimalen Energieverbrauch zu erreichen?
  • Wie kann ich meine Systemanwendung im Hinblick auf das verwendete DRAM-Subsystem optimieren?

DRAMSys ist das schnellste und genaueste Simulations-Framework im Vergleich zu anderen DRAM-Simulatoren. Sie erreichen

  • maximierte Leistung durch Identifizierung und Beseitigung von Speicherengpässen,
  • reduzierte Kosten durch Optimierung der Ausgaben mit präzisen Prognosen,
  • erhöhte Flexibilität durch Testen verschiedener Szenarien für eine optimale Speicherkonfiguration,

und profitieren von einer kürzeren Markteinführungszeit im Vergleich zur Nutzung herkömmlichen RTL-Modellierer.

Bringen Sie Ihr Projekt auf das nächste Level. Vereinbarten Sie ein Gespräch und erfahren Sie selbst, wie simulationsgestützte Fakten Ihre Entwicklung revolutionieren können.

Grafik
© Fraunhofer IESE

Einführender Vortrag zu DRAMSys

in Englisch

Datenschutz und Datenverarbeitung

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Autoren: Lukas Steiner, Matthias Jung, Fe­lipe Salerno Prado, Kir­ill Bykov und Nor­bert Wehn

Lukas Steiner erklärt auf der SAMOS 2020 Konferenz die Grundlagen zu DRAMSys. Dabei geht er auf die spezielle TLM2.0 Technolgie ein und erklärt die Vorteile von DRAMSys im Vergleich zu herkömmlichen Simulatoren.

Referenzen zum Einsatz von DRAMSys

Mercedes-Benz AG

 

Die Menge an Daten, die in heutigen Fahrzeugen in Echtzeit verarbeitet werden müssen, nimmt stetig zu. Dabei gibt es Anforderungen an einen niedrigen Leistungsverbrauch sowie einen großen Kostendruck, der dazu führt, dass verstärkt Komponenten eingesetzt werden, die ursprünglich für den Consumer-Markt entwickelt wurden. 

 

Gemeinsam mit der TU Kaiserslautern hat das Fraunhofer IESE für die Mercedes-Benz AG eine Messplattform (DRAMMeasure) für DRAM-Speicher entwickelt, um Leistungsparameter für zukünftige Steuergeräte zu bestimmen.

DRAMsys – Cycle-Accurate Simulation using Transactions

DRAMsys is a simulator for modern RAM systems, built by researchers at Fraunhofer IESE and the Technische Universität Kaiserslautern

Arteris

Combining FlexNoC and Ncore from Arteris with Fraunhofer IESE DRAMSys4.0 enables customers to improve performance, reduce cost and accelerate the advanced DRAM-centric SoC development schedules

 

HiPEAC Tech Transfer Award Highlights DRAMSys4.0 Collaboration

Weitere Informationen und Veröffentlichungen

Software

Open-source Version

Die Open-Source-Version von DRAMSys wird auf github gehostet. Das Repository wird regelmäßig mit neuen Funktionen aktualisiert.

Forschungsprojekt

MEMTONOMY-2

Neue Speichersysteme für das autonome Fahren 

Forschungsprojekt

DI-DERAMSys

Designinitiative Mikroelektronik: Forschung auf dem Gebiet der Design-Instrumente für souveräne Chipentwicklung mit Open-Source (DE:Sign).

ATZ elektronik 11|2020

Moderne Speicherarchitekturen

Halbleiterspeicher wie DRAMs oder Flash sind ein oft wenig beachteter Aspekt, der aber in zukünftigen Fahrzeugarchitekturen zum limitierenden Faktor wird.

Video

Temperaturanalyse 

Temperaturmessung eines Smartphones mit Wide I/O DRAM und Nutzung von DRAMSys, um verschiedene Refresh-Strategien zu untersuchen.

Forschungsprojekt

MEMTONOMY

Optimierung von Arbeitsspeicher für Fahrerassistenzsysteme und autonomes Fahren. Fraunhofer will Forschungslücke mit Beteiligung von Bosch und TU Kaiserslautern schließen.

    • PIMSys: A Virtual Prototype for Processing in Memory
      D. Christ, L. Steiner, N. Wehn, M. Jung. 10th International Symposium on Memory Systems (MEMSYS 2024), October, 2024, Washington, DC, USA.

    • A Novel System Simulation Framework for HBM2 FPGA Platforms
      H. G. M. Hernandez, V. Iskandar, L. Steiner, P. Holzinger, M. Jung, D. Goehringer, M. Huebner, N. Wehn and M. Reichenbach Springer LNCS International Conference on Embedded Computer Systems Architectures Modeling and Simulation (SAMOS)., July, 2024, Samos Island, Greece.

    • A Precise Measurement Platform for LPDDR4 Memories
      J. Feldmann, L. Steiner, D. Christ, T.Psota, M. Jung, and N. Wehn. ACM International Symposium on Memory Systems (MEMSYS 2023)

    • Automatic DRAM Subsystem Configuration with irace
      L. Steiner, G. Delazeri, I. Prando Da Silva, M. Jung and N. Wehn. International Conference on High-Performance and Embedded Architectures and Compilers 2020 (HiPEAC), Workshop on: Rapid Simulation and Performance Evaluation: Methods and Tools (RAPIDO), January, 2023, Toulouse, France

    • A Framework for Formal Verification of DRAM Controllers (DOI, Arxiv)
      L. Steiner, C. Sudarshan, M. Jung, D. Stoffel and N. Wehn. ACM/IEEE International Symposium on Memory Systems (MEMSYS 2022), October, 2022, Washington, DC, USA

    • Unveiling the Real Performance of LPDDR5 Memories (DOI, Arxiv)
      L. Steiner, M. Jung, M. Huonker and N. Wehn. ACM/IEEE International Symposium on Memory Systems (MEMSYS 2022), October, 2022, Washington, DC, USA

    • DRAMSys4.0: An Open-Source Simulation Framework for In-Depth DRAM Analyses (DOI/PDF)
      L. Steiner, M. Jung, F. S. Prado, K. Bykov, N. Wehn Springer,
      International Journal of Parallel Programming (IJPP)
      , 2022

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