論文の概要: PuDHammer: Experimental Analysis of Read Disturbance Effects of Processing-using-DRAM in Real DRAM Chips

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.12947v1
• Date: Sun, 15 Jun 2025 19:17:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-17 17:28:47.122097
• Title: PuDHammer: Experimental Analysis of Read Disturbance Effects of Processing-using-DRAM in Real DRAM Chips
• Title（参考訳）: PuDHammer:実DRAMチップにおける処理用DRAMの読み取り外乱効果の実験的検討
• Authors: Ismail Emir Yuksel, Akash Sood, Ataberk Olgun, Oğuzhan Canpolat, Haocong Luo, F. Nisa Bostancı, Mohammad Sadrosadati, A. Giray Yağlıkçı, Onur Mutlu,
• Abstract要約: 本稿では,316個の実DDR4 DRAMチップを用いたPuD(PuDHammerと呼ぶ)の読み出し障害効果について述べる。 PuDHammerは読み出し障害の脆弱性を大幅に悪化させ、最初のビットフリップを誘導するために必要な最小ハンマー数を158.58倍に削減した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.537810647501026
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Processing-using-DRAM (PuD) is a promising paradigm for alleviating the data movement bottleneck using DRAM's massive internal parallelism and bandwidth to execute very wide operations. Performing a PuD operation involves activating multiple DRAM rows in quick succession or simultaneously, i.e., multiple-row activation. Multiple-row activation is fundamentally different from conventional memory access patterns that activate one DRAM row at a time. However, repeatedly activating even one DRAM row (e.g., RowHammer) can induce bitflips in unaccessed DRAM rows because modern DRAM is subject to read disturbance. Unfortunately, no prior work investigates the effects of multiple-row activation on DRAM read disturbance. In this paper, we present the first characterization study of read disturbance effects of multiple-row activation-based PuD (which we call PuDHammer) using 316 real DDR4 DRAM chips from four major DRAM manufacturers. Our detailed characterization show that 1) PuDHammer significantly exacerbates the read disturbance vulnerability, causing up to 158.58x reduction in the minimum hammer count required to induce the first bitflip ($HC_{first}$), compared to RowHammer, 2) PuDHammer is affected by various operational conditions and parameters, 3) combining RowHammer with PuDHammer is more effective than using RowHammer alone to induce read disturbance error, e.g., doing so reduces $HC_{first}$ by 1.66x on average, and 4) PuDHammer bypasses an in-DRAM RowHammer mitigation mechanism (Target Row Refresh) and induces more bitflips than RowHammer. To develop future robust PuD-enabled systems in the presence of PuDHammer, we 1) develop three countermeasures and 2) adapt and evaluate the state-of-the-art RowHammer mitigation standardized by industry, called Per Row Activation Counting (PRAC). We show that the adapted PRAC incurs large performance overheads (48.26%, on average).
• Abstract（参考訳）: Processing-using-DRAM (PuD) は、DRAMの膨大な内部並列性と帯域幅を用いてデータ移動ボトルネックを緩和し、非常に広い操作を実行するための有望なパラダイムである。 PuD操作を実行するには、複数のDRAM行を高速に、あるいは同時にアクティベートする必要がある。 複数行のアクティベーションは、1つのDRAM行をアクティベートする従来のメモリアクセスパターンと根本的に異なる。 しかしながら、1つのDRAM行(例えばRowHammer)でも繰り返しアクティベートすることで、アクセスされていないDRAM行のビットフリップを誘導することができる。 残念なことに、DRAM読み出し障害に対するマルチローアクティベーションの影響について先行研究は行われていない。 本稿では,4大DRAMメーカの316個の実DDR4 DRAMチップを用いたPuD(PuDHammer)の読み出し障害効果を初めて評価する。 我々の詳細な特徴は、 1)PuDHammerはリード障害の脆弱性を著しく悪化させ、RowHammerと比較して最初のビットフリップ(HC_{first}$)を誘導するために必要な最小ハンマー数を最大158.58倍に削減する。 2)PuDHammerは様々な運用条件やパラメータの影響を受けます。 3) RowHammerとPuDHammerを組み合わせることは、読み取り障害エラーを誘発するためにRowHammer単独を使用するよりも効果的である。 4) PuDHammerは、DRAM内のRowHammer緩和機構(Target Row Refresh)をバイパスし、RowHammerよりも多くのビットフリップを誘導する。 PuDHammerの存在下での将来の堅牢なPuD対応システムを開発するために 1)3つの対策を策定し、 2)Par Row Activation Counting(PRAC)と呼ばれる業界によって標準化された最先端のRowHammer緩和を適応し、評価する。 適応されたPRACはパフォーマンスのオーバーヘッドが大きい(平均48.26%)。

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