Dissertação

Exploiting Processing Near Cache for Memory Bound Vector Operations EVALUATED

Para reduzir o tempo de acesso à memória, grande parte dos processadores recentes incluí caches. Apesar dos benefícios que estas estruturas trazem ao nível do desempenho, operações convencionais como cópias, mapeamentos e reduções simples requerem a transferência de grandes quantidades de dados para o processador. Isto impõe custos significativos em termos de desempenho e energia, sendo a maior parte do tempo de processamento despendido a transferir dados entre o processador e a hierarquia de memória. Para mitigar este problema, um Sistema de Computação em Cache (designado por CCS) que acelera a execução de funções cuja performance é limitada pela largura de banda da memória é apresentado no âmbito desta tese. O CCS tira partido de linhas de cache longas e localidade dos operandos para evitar a transferência de dados para o processador, e explora o paralelismo das unidades de computação vetoriais para acelerar 48 operações frequentemente usadas em padrões de mapeamento e redução. O CCS foi validado por simulação e comparado com o soft-processador PULPino a executar numa placa de avaliação Xilinx ZYNQ-7 ZC706. Adicionalmente, o CCS foi integrado num sistema em conjunto com o soft-processador MB-LITE e um subsistema de memória, e o sistema foi implementado numa placa de desenvolvimento Xilinx Virtex-7 VC709. Comparado com o MB-LITE, o CCS apresenta melhorias de desempenho de 18x a 94x, e melhorias de eficiência energética de 11x a 67x. Por outro lado, o desempenho do CCS é melhor que o do PULPino entre 132x e 401x para operandos com 1024 elementos.
Processamento perto dos dados, Processamento perto da cache, Operações limitadas pela memória, Operações de mapeamento e redução, Sistema de Computação em Cache, Implementação RTL

Novembro 26, 2018, 14:0

Documentos da dissertação ainda não disponíveis publicamente

Orientação

ORIENTADOR

Pedro Filipe Zeferino Tomás

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Gabriel Falcão Paiva Fernandes

Universidade de Coimbra

Professor Auxiliar