Tesis doctoral de Carlos Madriles Gimeno
En la última década, la industria ha realizado un giro y se ha desplazado hacia diseños de procesadores multi-core, también conocidos como chip multi-processors (cmps), a fin de proporcionar mejoras de rendimiento bajo valores razonables de consumo, complejidad de diseño, y coste de validación. Con los años, varios fabricantes de procesadores han introducido chips multi-core en sus líneas de productos, y han ido aumentando el número de núcleos en cada generación. Los procesadores multi-core mejoran el rendimiento de las aplicaciones gracias a explotar paralelismo a nivel de thread (tlp), mientras que el paralelismo a nivel de instrucción (ilp) explotado por cada núcleo es limitado. Estas arquitecturas son muy eficientes cuando están disponibles varios threads para ser ejecutados. Sin embargo, las secciones de código secuencial (provenientes de aplicaciones de un solo thread y de secciones serie de aplicaciones paralelas) ponen limitaciones importantes en los beneficios logrados por la ejecución paralela, tal como ha señalado la ley de amdahl. la programación paralela, incluso con la ayuda de las técnicas propuestas recientemente como la memoria transaccional, ha demostrado ser una tarea muy difícil. Por otro lado, partir automáticamente aplicaciones en threads puede ser una tarea sencilla en las aplicaciones regulares, pero se hace mucho más difícil para los programas irregulares, donde los compiladores generalmente no logran descubrir suficiente tlp. En este escenario, los investigadores han seguido principalmente dos direcciones para aprovechar mejor las plataformas multi-core: speculative multithreading (spmt) y arquitecturas clúster no especulativas. El primero divide una aplicación secuencial en threads especulativos, mientras que el segundo distribuye las instrucciones entre los núcleos basándose en las dependencias de datos, pero evita un alto grado de especulación. A pesar de la gran cantidad de investigación en estos dos enfoques, las técnicas propuestas hasta el momento han mostrado mejoras marginales de rendimiento. en esta tesis se proponen nuevos esquemas para acelerar las aplicaciones secuenciales en procesadores multi-core, que abordan eficazmente los principales problemas no resueltos de los enfoques anteriores. En particular, se propone una arquitectura spmt, llamada mitosis, que usa una potente técnica de predicción software para la gestión de las dependencias entre threads, basada en slices de pre-computación (p-slices). Gracias a la precisión y al bajo coste de esta técnica, mitosis es capaz de paralelizar con eficacia aplicaciones, incluso cuando hay frecuentes dependencias entre los threads. También se propone una nueva arquitectura, denominada anaphase, que combina lo mejor de los esquemas spmt y las arquitecturas clúster. Anaphase explota efectivamente ilp, tlp y paralelismo a nivel de memoria (mlp), gracias a su exclusivo algoritmo de descomposición de threads a grano fino que se adapta al paralelismo disponible en la aplicación.
Datos académicos de la tesis doctoral «Mitosis based speculative multithreaded architectures«
- Título de la tesis: Mitosis based speculative multithreaded architectures
- Autor: Carlos Madriles Gimeno
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 23/07/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Antonio Gonzalez Colas
- Tribunal
- Presidente del tribunal: José María Llaberia griñó
- óscar Plata gonzález (vocal)
- (vocal)
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