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Während aktuelle Hauptspeicher ohne Stromversorgung sofort ihre gespeicherten Daten verlieren, sind neue Technologien auf sogenannte nichtflüchtige Speicher ausgelegt. Betriebssysteme, die dafür geeignet sind, stehen im Mittelpunkt des Projekts NEON, das die Deutsche Forschungsgemeinschaft an der RUB und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg ab Oktober 2021 für zwei Jahre fördert. Koordinator ist Prof. Dr. Timo Hönig, der an der RUB die Forschungsgruppe „Bochum Operating Systems and System Software (BOSS)“ an der Professur für Betriebssysteme und Systemsoftware leitet.

Geringerer Energiebedarf, höhere Rechenleistung

NEON steht für Non-Volatility in Energy-Aware Operating Systems, auf Deutsch Nichtflüchtigkeit in energiebewussten Betriebssystemen. „Wir erwarten, dass solche Speichertechnologien in zukünftigen Computersystemen vorherrschend sein werden“, sagt Timo Hönig. Während aktuell genutzte Hauptspeichertechnologien nur solange Daten vorhalten können, wie die Energiezufuhr nicht unterbrochen wird, sind nichtflüchtige Speicher, kurz NVM für non-volatile memory, von der Stromversorgung unabhängig.

Die neuen Betriebssysteme können deswegen auf eine Vielzahl von Maßnahmen wie etwa Rückschreibeoperationen verzichten, die flüchtige Hauptspeicher zum Sicherstellen der Verfügbarkeit der gespeicherten Daten benötigen, und verringern dadurch ihr Hintergrundrauschen. So lässt sich der Energiebedarf senken und die Rechenleistung erhöhen. Zudem sind die Systeme schlanker, und die Forschenden erwarten daher, die nichtfunktionalen Systemeigenschaften besser analysieren zu können.

Ziel von NEON ist es, Betriebssysteme für den NVM-Ansatz zu entwerfen und zu evaluieren. „Eine Herausforderung liegt dabei auch in der Programmierung solcher Systeme“, erklärt Hönig: „Sie müssen sich mit ihrem eigenen Zustand aus früheren unterbrochenen Läufen auseinandersetzen, um so stets einen konsistenten Systemzustand zu gewährleisten.“