Optimizing QoS and throughput on 4-thread SMT processors
4-iş parçacıklı işlemcilerde servis kalitesi ve verimlilik optimizasyonu
- Tez No: 831961
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜRHAN KÜÇÜK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
Eş zamanlı çoklu iş parçacıklı işlemciler, modern işlemci mimarisinin en önemli performans unsurlarından biridir. Buna karşın oldukça yüksek bir işlem gücüne sahip olan veri merkezleri için performanstan çok daha önemli bir unsur söz konusu: Hizmet kalitesi. Eş zamanlı çoklu iş parçacıklı işlemciler gücünü, çekirdek içerisindeki farklı iş parçacıkları arasında kaynak bölüşümünden aldığı içinse veri merkezlerinin hizmet kalitesi hedefleri için önemli bir soruna gebe olmakta. Bu sorun, hizmet kalitesine ihtiyaç duyan iş yüklerinin kaynakların paylaşımından ötürü hizmet kalitesi kaybı yaşamasıdır. Bu sorundan ötürü, modern veri merkezleri, işlemcilerindeki en önemli performans unsurlarından olan eş zamanlı çoklu iş parçacıklı çalışmayı devre dışı bırakmayı dahi tercih edebilmekte. Bu komplikasyon, literatürde belli bir ölçüde araştırılmış ve muhtelif çözümler önerilmiş bir durum. Bu alanda önde gelen çalışmalardan birisiyse QoSMT. QoSMT, çalışma zamanı esnasında bilumum istatistiksel ölçümlemelere dayalı bir dinamik kaynak paylaşımı organizasyonu önermekte ve bu sayede yüksek öncelikli iş yüklerinin hizmet kalitesi standartlarını koruyarak eş zamanlı çoklu iş parçacıklı işlem kabiliyetinin de önünü açmayı amaçlamakta. Lakin bu çalışma oldukça başarılı ve saygın olsa da önemli bir eksiği mevcut: Modern veri merkezi işlemcileri dört yahut sekiz iş parçacıklı işlemcilerden oluşurken QoSMT, iki parçacıklı işlemciler üzerinde gerçekleştirilmiş bir çalışma. Bir çekirdek üzerinde iki iş parçacığı olduğu takdirde ortadaki kaynak paylaşımı kararları ise bir hayli basit oluyor: Yüksek öncelikli iş parçacığının düşük öncelikli iş parçacığına kaynak vermesi yahut ondan kaynak alması. İş parçacığı sayısı ikiyi aştığında ise bir kaynak paylaşım planlaması gereksinimi ortaya çıkıyor ve istatistiksel hesaplardaki değişken sayısıyla orantılı olarak hatalar artıyor. Bu çalışmada; orijinal QoSMT çalışmasını imite edip, bunu dört iş parçacıklı işlemcilere uyarlayıp, bazı geliştirmeler uyguladıktan sonra üç farklı planlama algoritması üzerinde incelemesini gerçekleştiriyoruz. Sonuç olarak en başarılı tasarımlarımızın, standart bir dört iş parçacıklı çekirdeğe kıyasla hizmet kalitesinde %66.63'lük bir artış sunduğunu ve bunu, hizmet kalitesi odağına karşın yalnızca %7.09'a varan toplam performans kayıplarıyla başardığını gözlemliyoruz
Özet (Çeviri)
Simultaneous multithreading (SMT) is one of the key performance features in modern processors. However, in data center applications where immense computing power is required, there is a certain aspect that is much more important than overall performance: Quality of service. SMT, though, meanwhile getting its strength from sharing resources between multiple threads in a core, actually hurts the throughput of singular workloads, and a significant amount of these workloads require an exorbitant degree of quality of service. Thus, SMT, which is one of the breakthroughs lying under the modern processor microarchitecture, actually hurts data center applications due to its sharing nature. This handicap even leads the data centers to the point of disabling SMT on their processors to preserve their required quality of service. This topic has been occasionally studied in the literature and several propositions were made to overcome this barrier and obtain higher performance and increase performance per Watt and performance per total cost of ownership dollars. One of the leading studies is QoSMT which aims to enable a quality of service satisfying SMT approach in data centers. It achieves so by implementing a statistic-based dynamic resource partitioning scheme. However, the original QoSMT paper implements a design for two-threaded SMT cores meanwhile the modern data center processors use four or eight threads. When there are only two threads in a core, there is only a single transaction pathway between threads. High priority thread (HPT) takes or gives resources from/to low priority thread. When the thread count increases though, a necessity for resource scheduling arises as well and the statistical accuracy of partition decisions naturally degrades. In this study, we take the baseline QoSMT study, implement it, extend it to four-threaded SMT cores, suggest and implement some overall design improvements and analyze its capabilities for three different scheduling algorithms. We observe that our proposed best designs provided up to 66.63% quality of service improvements compared to the baseline SMT with only a 7.09% loss of total performance in terms of IPC.
Benzer Tezler
- Dynamic optimization of radio resource management in LTE-based high-speed railway wireless networks
LTE tabanlı hızlı demiryolu kablosuz ağlarda radyo kaynak yönetiminin dinamik optimizasyonu
ALİ HÜSEYİN RÜSTEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Effects of different parameters on throughput improvement of packet-switched networks
Farklı parametrelerin paket anahtarlamalı şebekelerde verimliliğin iyileştirilmesine etkisi
HACER BÜŞRA KELEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. BARBAROS PREVEZE
- Handover with network slicing in 5G networks
5G ağları için ağ dilimleme ve aktarım
KÜBRA SEVİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNA TUĞCU
- Adaptive video streaming over openflow networks with quality of service
Özgürakış ağlarda servis kaliteli uyarlanır görüntü aktarımı
HİLMİ ENES EĞİLMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET MURAT TEKALP
- Optimizing load balancing and task scheduling algorithms in cloud computing
Bulut bilişimde yük dengeleme ve görev planlama algoritmalarının optimize edilmesi
ALPEREN AKMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA YENİAD