Performance and cost efficient reliability framework for multicore architectures
Çok çekirdekli mimarilere yönelik performans ve maliyet verimli güvenilirlik sistemi
- Tez No: 474338
- Danışmanlar: PROF. DR. CAN ÖZTURAN, PROF. DR. HALUK RAHMİ TOPCUOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Modern mimariler gelişen teknoloji ile geçici hatalara karşı daha savunmasız hale gelmiştir. Bir sistemdeki tüm önbellek yapılarını seçici olmaksızın korumak, performans ve enerji tüketimi açısından önemli bir ek yük getirir. Bu tez kapsamında performans ve güç tüketimi kısıtları altında asimetrik olarak güvenilir önbelleklere sahip çok çekirdekli bir sistem kullanılarak, yalnızca güvenilirlik açısından kritik olan kod parçalarını koruyan bir mekanizma önerilmiştir. Önerilen sistemimiz L1 önbellek yapılarında ECC korumasına sahip en az bir yüksek güvenilirlikli çekirdek ve önbellek yapılarında koruma bulunmayan birden fazla düşük güvenilirlikli çekirdeklerden oluşmaktadır. Bu tez kapsamında, güvenilirlik temelli kritik kod bölümleri, kritik veri kullanımı, kullanıcı ek açıklamaları ve statik analiz temel alınarak farklı yöntemlerle belirlenmiştir. İlk yaklaşımımızda, kritik kod bölümlerini çalıştıran uygulama iş parçacıkları First Come First Served (FCFS) tabanlı bir çizelgeleme algoritması ile dinamik olarak korunan çekirdeğe eşlenmiştir. Yapılan deneysel çalışma sonucunda, önerilen yaklaşımımız bir dizi uygulama için tamamen güvenilir sisteme yakın güvenilirlik ve performans sonuçları ile daha düşük güç tüketimi ve maliyet değerleri sunmuştur. Bununla birlikte FCFS tabanlı çizelgeleme algoritması bazı iş yükleri için düşük sistem performansı ve eşitlik sonuçlarına sahiptir. Bu tez kapsamında, sistem performansı ve eşitlik perspektiflerini iyileştirmek için, uygulamalar hakkında ön bilgi gerektiren önceliğe dayalı çizelgeleme teknikleri ve korunan çekirdek(ler) üzerindeki harcanan toplam süreyi eşitlemeyi {hedef-leyen} dinamik çizelgeleme teknikleri sunulmuştur. Yapılan deneysel değerlendirme sonucunda, önerilen çizelgeleme tekniklerinin FCFS algoritmasına kıyasla sistem performansını ve eşitlik sonuçlarını önemli ölçüde iyileştirdiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Modern architectures are vulnerable to soft errors due to shrinking transistor sizes and high frequencies. Protecting all system elements unselectively has notable overhead on performance and energy consumption. In this thesis, we propose an enhanced protection mechanism to supply reliability need of the system using sufficient additional hardware under the performance, power and cost constraints. In our reliability optimization framework, we utilize a heterogeneous chip multiprocessor with multiple cores which have identical micro-architecture but different protection levels on their individual cache structures. Instead of protecting all code regions, Reliability-based Critical Sections are determined which indicates the code portions that need to be protected for each application. These code portions are determined based on critical data usage, user annotations, or static analysis, each of which identifies critical code fragments differently throughout this thesis. Software threads which execute reliability-based critical sections are mapped onto the protected core(s), whereas the threads which execute non-critical regions are mapped to the unprotected ones, dynamically during the execution. Therefore, the dynamic allocation of application threads and an efficient scheduling method are required in our framework. We started with a primitive scheduler based on First Come First Served (FCFS) policy. Additionally, we propose and evaluate various scheduling algorithms with different characteristics for mapping the application threads on the protected cores. Our experimental evaluation shows that our proposed approach takes advantage of protecting only critical code regions and presents comparable performance and reliability results with fully protected systems with lower power consumption and cost values for a set of applications.
Benzer Tezler
- Dağıtık mimari tasarımı ve yönetim sistemi geliştirilmesi
Distributed architecture design and management system development
MUSTAFA HALUK AKGÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EŞREF ADALI
- Design and optimization of a high-power density multi-level totem pole power factor correction converter
Yüksek güç yoğunluklu çok seviyeli totem pole güç faktörü düzeltme dönüştürücüsünün tasarımı ve optimizasyonu
ENİS BARIŞ BULUT
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ
DR. SERKAN DÜŞMEZ
- Tarihî yapılarda avlu üst örtüsü tasarım senaryolarına yönelik enerji-termal konfor odaklı parametrik bir model önerisi
A parametric model proposal focused on energy and thermal comfort for courtyard roof design scenarios in historic buildings
MİHRİMAH ŞENALP
Doktora
Türkçe
2025
MimarlıkKonya Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. MEHMET EMİN BAŞAR
DOÇ. DR. ENES YAŞA
- Bir otomotiv fabrikasında baca gazı arıtım ekipmanının crıtıc ve multımoora metodları ile belirlenmesi
Selection of flue gas treatment equipment in an automotive factory using the critic and multimoora methods
SERKAN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPARSLAN SERHAT DEMİR
- Dört rotorlu insansız hava araçları için fizik rehberli artık geri beslemeli sinir ağı ile çok ajanlı dağıtılmış lineer olmayan model öngörülü formasyon kontrolü
Multi-agent distributed nonlinear model predictive formation control for quadrotor UAVs using a physics-guided residual feedback neural network
DENİZ MUHACİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAPRAK YALÇIN