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: Bilgi bağımlılık grafiği, Gömülü öğretim, Mikroişlemciler, Data dependence graph, Embedded instruction, Microprocessors
- 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: Belirtilmemiş.
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 KontrolUnıversıty Of Houston–clear Lake (uhcl)Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. HAKDURAN KOÇ
- Nano ve mikro partiküllü nadir toprak oksit takviyeli kompozit fren balatalarının tarım araçlarında kullanılabilirliği
Usability of nano and micro particle rare earth oxide reinforced composite brake pads in agricultural vehicles
YAVUZ ŞÜKÜROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Metalurji MühendisliğiAfyon Kocatepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERSAN MERTGENÇ
DOÇ. DR. HİCRİ YAVUZ
- Türkiye'de scratch üzerine yayımlanan çalışmaların sistematik incelemesi ve trend analizi
The systematic reviewing and trend analysis of studies published on scratch in Turkey
FİGEN YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Eğitim ve ÖğretimAdıyaman ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEVİLAY ÇIRAK KURT
- EKRAN UYGULAMALARINA YÖNELİK ÇİZİK TESPİT ALGORİTMALARININ KARŞILAŞTIRMALI ANALİZİ
COMPARATIVE ANALYSIS OF SCRATCH DETECTION ALGORITHMS FOR SCREEN APPLICATIONS
UMUT DİNÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR ERGÜL