Tesis doctoral de Nikita Nikitin
Nikitinla tecnología de microprocesadores ha experimentado un crecimiento importante durante las últimas décadas. La rápida miniaturización de la tecnología cmos ha causado un incremento de las frecuencias de operación y del rendimiento por unidad de área, enfrentándose al problema fundamental de disipación de energía. Los multiprocesadores en chip (cmps) se han convertido en el último paradigma para mejorar la eficiencia de consumo y rendimiento de los sistemas de computación, aprovechando el paralelismo inherente en las aplicaciones. Los prototipos y las implementaciones industriales han demostrado los beneficios obtenidos por los cmps con cientos de núcleos.Los diseñadores de cmps se enfrentan a numerosas y complicadas decisiones. Algunas de ellas son: – ¿cuál debería ser el ratio entre el área de los núcleos y el área de la memoria en un chip? – ¿qué arquitectura de núcleo se debería seleccionar? – ¿cuántos niveles de jerarquía debería tener el subsistema de memoria? – ¿qué topologías de interconexión proporcionan una comunicación eficiente en chip? éstos y muchos otros aspectos crean un espacio complejo multidimensional para la exploración de la arquitectura. Las herramientas para la automatización del diseño empiezan a ser esenciales para hacer factible la exploración de arquitectura, dadas las restricciones del tiempo de comercialización. Los métodos de exploración deben ser eficientes y escalables para aplicarse a las futuras arquitecturas en chip con cientos o miles de núcleos.Una vez fabricados, los cmps necesitan estrategias para la maximizar su rendimiento. Se necesitan métodos inteligentes para la asignación y planificación de tareas para garantizar el uso total de los beneficios de los procesadores con muchos núcleos. Estos métodos deben tener en cuenta las particularidades de las arquitecturas modernas, como las técnicas avanzadas para ahorro de consumo y las jerarquías complejas de memoria. esta tesis tiene distintos objetivos. El primero es proponer métodos para el modelado analítico eficiente y la exploración de la arquitectura de cmps. La eficiencia se consigue mediante el uso de modelos analíticos en lugar de simulaciones, y la sustitución de la exploración exhaustiva con una estrategia de búsqueda inteligente. Además, estos métodos incorporan modelos de alto nivel para la planificación física. Las contribuciones relacionadas están descritas en los capítulos 3, 4 y 5 del documento.El segundo objetivo de este trabajo es proponer un algoritmo escalable para la asignación de tareas para los cmps de propósito general con técnicas de control de consumo, para la utilización eficiente de los sistemas de muchos núcleos. Esta contribución se detalla en el capítulo 6 de la tesis.Finalmente, el tercer objetivo de esta tesis es considerar los aspectos del diseño y la exploración de las interconexiones en chip, y desarrollar un modelo para optimizar conjuntamente el encaminamiento de mensajes y la asignación de canales en las redes de inteconexión. la metodología desarrollada puede ser aplicada a varias clases de sistemas en chip, desde los procesadores de propósito general hasta los sistemas para aplicaciones específicas. El capítulo 7 describe el modelo propuesto.Los métodos presentados han sido comprobados metódicamente mediante experimentos, cuyos resultados están descritos en esta tesis. Al final del documento se proponen unas posibles direcciones para trabajo futuro.
Datos académicos de la tesis doctoral «Automatic synthesis and optimization of chip multiprocessors«
- Título de la tesis: Automatic synthesis and optimization of chip multiprocessors
- Autor: Nikita Nikitin
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 05/04/2013
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jordi Cortadella Fortuny
- Tribunal
- Presidente del tribunal: jose Duato marin
- giorgos Dimitrakopoulos (vocal)
- José Flich cardo (vocal)
- Antonio Juan hormigo (vocal)