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Caches remotos e prefetching em sistemas multiprocessadores de alto desempenho: considerações arquiteturais (1998)

  • Authors:
  • Autor USP: ORDOÑEZ, EDWARD DAVID MORENO - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PEE
  • Subjects: ENGENHARIA ELÉTRICA; ARQUITETURA E ORGANIZAÇÃO DE COMPUTADORES
  • Language: Português
  • Abstract: Esta tese estuda o comportamento dos sistemas de alto desempenho quando são inseridos alguns mecanismos que toleram ou reduzem as grandes latências dos acessos à memória em um multiprocessador de larga escala com memória compartilhada. Os mecanismos de interesse neste estudo são: Busca antecipada de dados (Data Prefetching) e a utilização de um cache especializado para armazenar os dados que pertencem a outros nós no sistema. A arquitetura alvo é um multiprocessador baseado em nós SMP interconectados através de uma rede de interconexão escalável. Busca antecipada de dados é uma técnica para ocultar o grande impacto causado por falhas de cache, pois sobrepõe os acessos à memória com processamento a outros acessos. Este mecanismo permite trazer e armazenar os dados em lugares próximos aos processadores antes que eles sejam usados. Esta tese propõe e avalia um modelo em redes de Petri para uma implementação específica, a saber: Busca Antecipada de Dados Seqüencial Fixa. Avalia-se detalhadamente a utilização de um terceiro nível de cache (L3), o qual armazena unicamente dados remotos. Este cache é conhecido como cache CARD (Cache de Dados para Acessos Remotos) ou simplesmente cache remoto. A análise é realizada considerando um modelo de tempo de acesso aos caches bem detalhado e próximo da realidade. A idéia é conhecer e avaliar os efeitos desses caches remotos no desempenho de sistemas CC-NUMA baseados em aglomerados de SMPs. Neste trabalho se analisa a influência dealguns parâmetros arquiteturais no desempenho de um sistema multiprocessador de alto desempenho. Os parâmetros em análise são: tamanho dos caches, associatividade e tamanho de linha dos caches. Também é estudado o efeito da latência e largura de banda da rede de interconexão e do sistema de memória, e o número de processadores por aglomerado. Para visualizar o impacto da utilização de caches remotos no futuro próximo, também se avalia o efeito dos ) avanços tecnológicos (velocidade dos processadores, das memórias, do barramento e da rede de interconexão). Os resultados são obtidos usando simulação dirigida à execução. Foi construída uma ferramenta de avaliação, um simulador detalhado de arquiteturas modernas baseadas em nós de SMPs, a qual é estimulada com os programas de avaliação do conjunto SPLASH-2 (benchmark amplamente conhecido na área de processamento paralelo, contendo programas representativos de aplicações científicas e de engenharia). Para complementar os programas do SPLASH-2, são propostos e implementados três novos programas, os quais permitem uma melhor avaliação do sistema de memória das arquiteturas alvo. Os resultados obtidos permitem afirmar que em sistemas modernos, os caches remotos são uma boa proposta para avaliar o problema das grandes latências associadas às falhas de cache em multiprocessadores de nós SMPs interconectados. Em sistemas futuros, onde osprocessadores, a rede, os barramentos, os caches de segundo nível, e as aplicações terão melhoramentos, há a expectativa que tais caches continuem oferecendo ganhos na performance do sistema. Além disso, mostra-se que prefetching seqüencial em um nó SMP pode ajudar a reduzir o tempo de execução das aplicações, sempre que algumas condições sejam satisfeitas.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 17.09.1998

  • How to cite
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    • ABNT

      MORENO ORDOÑEZ, Edward David; KOFUJI, Sergio Takeo. Caches remotos e prefetching em sistemas multiprocessadores de alto desempenho: considerações arquiteturais. 1998.Universidade de São Paulo, São Paulo, 1998.
    • APA

      Moreno Ordoñez, E. D., & Kofuji, S. T. (1998). Caches remotos e prefetching em sistemas multiprocessadores de alto desempenho: considerações arquiteturais. Universidade de São Paulo, São Paulo.
    • NLM

      Moreno Ordoñez ED, Kofuji ST. Caches remotos e prefetching em sistemas multiprocessadores de alto desempenho: considerações arquiteturais. 1998 ;
    • Vancouver

      Moreno Ordoñez ED, Kofuji ST. Caches remotos e prefetching em sistemas multiprocessadores de alto desempenho: considerações arquiteturais. 1998 ;

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