Analysis of scratch-pad memory-based processor architecture for graph applications
Çizge uygulamaları için karalama defteri belleği tabanlı özelleştirilmiş işlemci mimarisi analizi
- Tez No: 695288
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUHAMMET MUSTAFA ÖZDAL, PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK, DR. NAVEED UL MUSTAFA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- 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: 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
- 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
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN ÖZTÜRK
- Analysis of static and dynamic memory management schemes in embedded systems utilizing software-managed memory
Başlık çevirisi yok
MÜBERRA NUR AKÇAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolUniversity of Houston–Clear Lake (UHCL)Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. HAKDURAN KOÇ
- 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
2020
Eğitim ve ÖğretimÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiFen ve Matematik Alanlar Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN TİMUR
- Scratch destekli gerçekçi matematik eğitiminin paralarımız alt öğrenme alanındaki akademik başarı ve kalıcılığa etkisi
The effect of scratch-supported realistic mathematics education on academic success and sustainability in our money sub-learning topic
KÜBRA ÇİFTCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Eğitim ve ÖğretimErzincan Binali Yıldırım ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER DEMİRCİ
- Bireysel veya grupla eğitsel oyun geliştirmenin öğretmen adaylarının yaratıcı düşünmelerine etkisi
The effect of individual or group educational game development on pre-service teachers' creative thinking
ŞAHAN KUYTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Eğitim ve ÖğretimMersin ÜniversitesiBilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKER YAKIN