Geri Dön

Analysis of scratch-pad memory-based processor architecture for graph applications

Çizge uygulamaları için karalama defteri belleği tabanlı özelleştirilmiş işlemci mimarisi analizi

PDF İndir

  1. Tez No: 695288
  2. Yazar: MUHAMMAD AAMIR SAEED
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. MUHAMMET MUSTAFA ÖZDAL, PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK, DR. NAVEED UL MUSTAFA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 80

Özet

Çizge analiz uygulamalarında, çizgelerin önbellekte ve daha üst bellek sıradüzeninde zayıf uzamsal ve geçici yerellik kullanımı sebebiyle, ana bellek erişimlerinin bir darboğaz oluşturduğu bilinmektedir. Bu darboğaz önbelleklerde MSHR kullanımı ile ötelense de, problem devasa çizgelerle daha önemli hale gelmektedir. Hizmet dışı olan bir işlemcinin yeniden sıralama arabelleğine ihtiyaç duyan MSHR, sınırlı komut pencere uzunluğu sebebiyle bellek isteklerinin birikmesi sonucu kolayca doygunluğa ulaşmaktadır. Çizge uygulamalarında bellek darboğazı problemini gidermek için özel komutlar ile beraber Karalama Defteri Belleği (Scratchpad Memory (SPM)) önerilmiştir. Model, özel komutları yerleştirmek için x86 mimarili özel bir sıralı işlemci kullanılarak uygulanmış ve test edilmiştir. Özel komutlar ana bellekteki veriye erişim sağlarken birbirleriyle örtüşür ve merkez işlemci birimi (CPU) boru hattındaki diğer komutları engellemez. Bu tasarım endüstri seviyesinde bir simülatör olan GEM5 ile değerlendirilmiş ve önerilen sistemin testlerinde GAP uyguluma (benchmark) bulunan çizge çekirdekleri kullanılmıştır. Sistem sayfa sıralama (PageRank) algoritması için 7 kata kadar hız artışı gösterirken, tek kaynaklı en kısa yol (single-source shortest path), bağlı bileşenler (connected components) ve üçgen sayma (triangular counting) gibi diğer grafik çekirdeklerinde ortalama 2 kat hız artışı sağlamaktadır.

Özet (Çeviri)

In graph analytic applications, main memory accesses prove to be a bottleneck as graphs have a poor spatial and temporal locality usage in the caches and higher memory hierarchy. Although this bottleneck is slightly mitigated with the use of miss status handling registers (MSHRs) in caches, the problem becomes more significant in the case of large graphs. The MSHR, which relies on an out-of-order processor's reorder buffer, becomes quickly saturated as the memory requests keep on piling up because of the limited instruction window size. To tackle the memory bottleneck for graph applications, the use of a Scratch-pad Memory (SPM) together with custom instructions is proposed. This model is implemented and tested on a custom in-order processor using the x86 architecture to accommodate the related custom instructions. The custom instructions provide non-blocking access to data from the main memory while overlapping with other non-blocking instructions in the CPU pipeline. This design is evaluated on an industry-level simulator, GEM5, and uses the graph kernels from the GAP Benchmark to test the proposed system. The system shows a speedup of up to 7x for PageRank while averaging a speedup of 1.5x for the other graph kernels such as Single-Source shortest path, Connected Components, and Triangle Counting.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    733193

    Hardware/software co-design of domain-specific RISC-V processor for graph applications

    Çizge uygulamaları için alana özgü RISC-V işlemcisinin donanım/yazılım ortak tasarımı

    MEHMETALİ SEMİ YENİMOL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK

  2. Tez No

    402430

    Analysis of static and dynamic memory management schemes in embedded systems utilizing software-managed memory

    Başlık çevirisi yok

    MÜBERRA NUR AKÇAMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolUniversity of Houston–Clear Lake (UHCL)

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. HAKDURAN KOÇ

  3. Tez No

    643811

    Fen öğretiminde scratch programlama dili uygulamasının etkisi: Siirt il örneği

    Scratch coding language application effect on science education: Siirt province sample

    MELTEM EKİCİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Eğitim ve ÖğretimÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Fen ve Matematik Alanlar Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SERKAN TİMUR

  4. Tez No

    863518

    7. sınıf fen bilimleri dersinde Scratch destekli öğretimin öğrencilerin akademik başarılarına, motivasyonlarına ve derse ilişkin görüşlerine etkisi

    The effect of Scratch-supported teaching in the 7th grade science course on students' academic achievement, motivation and opinions on the course

    EBRU KARAGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Eğitim ve ÖğretimKastamonu Üniversitesi

    Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDULLAH AYDIN

  5. Tez No

    814391

    Mühendislik ve tasarım becerileri ile entegre edilmiş scratch uygulamalarının fen bilimleri öğretmen adaylarının bazı öğrenme çıktıları üzerine etkisi: Bir karma yöntem araştırması

    The effect of scratch applications integrated with engineering and design skills on some learning outcomes of pre-service science teachers: A mixed method research

    NAZAN KAHRAMAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Eğitim ve ÖğretimPamukkale Üniversitesi

    Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İZZET KARA

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA YECAN

Geri Dön