Reducing coherency traffic volume in chip multiprocessors through pointer analysis
Çok çekirdekli işlemcilerde işaretçi analizi kullanarak önbellek tutarlılık trafiğinin azaltılması
- Tez No: 624173
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Çok çekirdekli işlemcilerdeki (CMP) çekirdek sayısı arttıkça önbellek tutarlılığını verimli bir şekilde sağlamak zorlaşmaktadır. Dinleme temelli protokoller küçük çaplı sistemler için uygun çözümler olsa da bant genişliğine bindirdikleri ek yükten dolayı daha geniş sistemler için verimli olmamaktadırlar. Bu sebepten geniş çaplı CMP'ler dizin temelli çözümlere ihtiyaç duyarlar. Dizinin görevi bütün bellek bloklarının hangi çekirdeğin önbelleğinde kopyasının bulunduğunu tutmaktır. Dizin sadece ilgili blokları tutan önbelleklere mesaj yollar ve önbelleğe yapılan eş zamanlı erişim isteklerini düzenler. Dizin temelli protokoller çok sayıda çekirdeğe ölçeklenirken, başarım, ağ trafiği ve bant genişliği önemli problemler olmaktadır. Bu tezde, paylaşımlı bellek kullanan CMP'lerde dizin temelli protokollerin verimini arttıracak yazılım temelli bir çözüm sunmaktayız. Çok iş parçacıklı uygulamalarda, veri erişimlerinin bazıları önbellek tutarlılığını bozmaz ancak yine de çekirdekler arasında tutarlılık mesajları üretir. Örneğin, salt okunur (özel) veriler bu kategoride değerlendirilebilir. Öte yandan, verilere en az iki çekirdeğin eriştiği ve bunların en az birinin bir yazma işlemi olduğu takdirde ilgili erişilen veriye paylaşılan veriler denir. Önerdiğimiz sistemde, özel veriler ve paylaşılan veriler derleme zamanı belirlenir ve önbellek tutarlılık protokolü yalnızca paylaşılan veriler için uygulanır. Bu çalışmada, yaklaşımımızı iki aşamalı olarak uyguluyoruz. İlk olarak, bir programı analiz etmek ve özel komutlarını, yani derleme zamanında özel veriyi yükleyen veya depolayan talimatları işaretlemek için Andersen'in işaretçi analizini kullanıyoruz. İkinci olarak, Sniper Multi-Core Simulator kullanarak önerilen donanım ayarlarında testleri çalıştırıyoruz. Yaklaşımımızı test etmek için SPLASH-2 ve PARSEC-2.1 paralel uygulamalarını kullandık. Simülasyon sonuçları, yaklaşımımızın döngü sayısını, dinamik rastgele erişimli bellek (DRAM) erişimlerini ve tutarlılık trafiğini azalttığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
With increasing number of cores in chip multiprocessors (CMPs), it gets more challenging to provide cache coherency efficiently. Although snooping based protocols are appropriate solutions to small scale systems, they are inefficient for large systems because of the limited bandwidth. Therefore, large scale CMPs require directory based solutions where a hardware structure called directory holds the information. This directory keeps track of all memory blocks and which core's cache stores a copy of these blocks. The directory sends messages only to caches that store relevant blocks and also coordinates simultaneous accesses to a cache block. As directory based protocols scaled to many cores, performance, network-on-chip (NoC) traffic, and bandwidth become major problems. In this thesis, we present software mechanisms to improve effectiveness of directory based cache coherency on CMPs with shared memory. In multithreaded applications, some of the data accesses do not disrupt cache coherency, but they still produce coherency messages among cores. For example, read-only (private) data can be considered in this category. On the other hand, if data is accessed by at least two cores and at least one of them is a write operation, it is called shared data. In our proposed system, private data and shared data are determined at compile time, and cache coherency protocol only applies to shared data. We implement our approach in two stages. First, we use Andersen's pointer analysis to analyze a program and mark its private instructions, i.e instructions that load or store private data, at compile time. Second, we run the program in Sniper Multi-Core Simulator\cite{Carlson} with the proposed hardware configuration. We used SPLASH-2 and PARSEC-2.1 parallel benchmarks to test our approach. Simulation results show that our approach reduces cycle count, dynamic random access memory (DRAM) accesses, and coherency traffic.
Benzer Tezler
- Toplu taşıma hatlarının optimizasyonu için bir model önerisi: Sivas örneği
A model proposal for the optimization of public transportation lines: The case of Sivas
İSMAİL ÖZÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN ONUR TEZCAN
- Toplumsal mekân olarak sokağın yeniden üretimi: İstanbul'un yenilenen sokakları üzerine bir değerlendirme
The re-production of the streets as social spaces: An evaluation of renewed streets in İstanbul
CANAN ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EBRU ERBAŞ GÜRLER
- A holistic approach to risk assessment for maritime autonomous ship operations
Otonom gemi operasyonları için bütüncül bir yaklaşımla risk değerlendirmesi
MURAT MERT TEKELİ
Doktora
İngilizce
2026
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. EMRE AKYÜZ
- Design and analysis of effective VLAN mobile network based on IEEE 8 standard
Başlık çevirisi yok
SINAN MUWAFAQ AL-KAZZAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYÇA KURNAZ TÜRKBEN
- Pedestrianization as a tool to create resilient cities through urban open space systems
Kentsel açık alan sistemleri aracılığıyla dirençli kentler yaratmak için bir araç olarak yayalaştırma
ILGIN YILMAZ SAVCI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELTEM ERDEM KAYA