The stochastic switching feature of Spin-Transfer Torque Magnetic RAM (STT-MRAM) provides an attractive knob to trade quality for energy consumption in approximate computing applications. Indeed, the quality of STT-MRAM functionalities (mainly write operation) is increased by consuming more energy to achieve a more stable write. On the other hand, in approximate computing applications, we do not need 100 percent quality for all of the data. Accordingly, in recent years, several approaches have been proposed to find a balance between output threshold quality and energy consumption in approximate computing applications employing STT-MRAM on-chip memories. While approximate computing application output qualities are highly affected by the fluctuations of the environmental-conditions or input variations, none of the previously proposed approaches have considered the effects of these fluctuations on the output quality. In this article, we propose NOSTalgy, a closed-loop cross-layer approach to dynamically trade off the quality of STT-MRAM based cache memories for energy saving in approximate computing applications. NOSTalgy utilizes a feedback managed fine-grained cache-line-level actuation knobs with different levels of quality for individual write accesses. These knobs are adjusted with the support of the operating system and programmer at run-time. Our experimental results using a set of benchmarks show that NOSTalgy satisfies the output quality thresholds while delivering up to 52 percent energy savings with negligible performance and area overheads.

中文翻译：

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NOSTalgy：用于近似计算应用程序的接近最佳的运行时STT-MRAM质量-能量旋钮管理

自旋传递扭矩电磁RAM（STT-MRAM）的随机切换功能提供了一个诱人的旋钮，可以在近似计算应用中以质量为代价来交换能量消耗。实际上，通过消耗更多的能量来实现更稳定的写入，可以提高STT-MRAM功能（主要是写入操作）的质量。另一方面，在近似计算应用程序中，我们不需要所有数据的100％质量。因此，近年来，已经提出了几种方法来在采用STT-MRAM片上存储器的近似计算应用中找到输出阈值质量与能量消耗之间的平衡。尽管近似计算应用程序的输出质量在很大程度上受环境条件或输入变化的影响，先前提出的方法均未考虑这些波动对输出质量的影响。在本文中，我们提出了NOSTalgy，这是一种闭环跨层方法，可以动态权衡基于STT-MRAM的缓存的质量，以节省近似计算应用中的能耗。NOSTalgy利用反馈管理的细粒度高速缓存行级别的驱动旋钮，对单个写入访问具有不同质量等级。这些旋钮在运行时在操作系统和编程器的支持下进行调整。我们使用一组基准测试的结果表明，NOSTalgy可以满足输出质量阈值，同时可以节省多达52％的能源，而性能和面积开销却可以忽略不计。我们提出了NOSTalgy，一种闭环跨层方法，可以动态权衡基于STT-MRAM的缓存的质量，以节省近似计算应用程序中的能源。NOSTalgy利用反馈管理的细粒度高速缓存行级别的驱动旋钮，对单个写入访问具有不同质量等级。这些旋钮在运行时在操作系统和编程器的支持下进行调整。我们使用一组基准测试的结果表明，NOSTalgy可以满足输出质量阈值，同时可以节省多达52％的能源，而性能和面积开销却可以忽略不计。我们提出了NOSTalgy，一种闭环跨层方法，可以动态权衡基于STT-MRAM的缓存的质量，以节省近似计算应用程序中的能源。NOSTalgy利用反馈管理的细粒度高速缓存行级别的驱动旋钮，对单个写入访问具有不同质量等级。这些旋钮在运行时在操作系统和编程器的支持下进行调整。我们使用一组基准测试的结果表明，NOSTalgy可以满足输出质量阈值，同时可以节省多达52％的能源，而性能和面积开销却可以忽略不计。NOSTalgy利用反馈管理的细粒度高速缓存行级别的驱动旋钮，对单个写入访问具有不同质量等级。这些旋钮在运行时在操作系统和编程器的支持下进行调整。我们使用一组基准测试的结果表明，NOSTalgy可以满足输出质量阈值，同时可以节省多达52％的能源，而性能和面积开销却可以忽略不计。NOSTalgy利用反馈管理的细粒度高速缓存行级别的驱动旋钮，对单个写入访问具有不同质量等级。这些旋钮在运行时在操作系统和编程器的支持下进行调整。我们使用一组基准测试的结果表明，NOSTalgy可以满足输出质量阈值，同时可以节省多达52％的能源，而性能和面积开销却可以忽略不计。