A novel simulator for heterogeneous parallel and distributed systems

Abstract

Σε μια εποχή πολύπλοκων δικτυωμένων ετερογενών συστημάτων, η προσομοίωση ανεξάρτητων τμημάτων, εξαρτημάτων ή χαρακτηριστικών ενός συστήματος υπό-σχεδιασμό δεν είναι μια βιώσιμη, ακριβής ή αποτελεσματική επιλογή. Επιπλέον, η αυξανόμενη χρήση επιταχυντών υλικού (hardware accelerators) σε ενσωματωμένα συστήματα (π.χ. κινητά τηλέφωνα) και σε συστήματα υψηλής τεχνολογίας (π.χ. συστήματα HPC / Cloud) ενεργοποιεί μια επείγουσα ζήτηση εργαλείων προσομοίωσης που μπορούν να προσομοιώσουν με ολοκληρωμένο τρόπο όλα τα τμήματα (δηλαδή επεξεργαστές, μνήμες, δίκτυα, επιταχυντές υλικού) ενός συστήματος υπο-σχεδιασμό (SuD).Στην παρούσα διατριβή παρουσιάζουμε το περιβάλλον (framework) προσομοίωσης COSSIM που είναι ο πρώτος γνωστός προσομοιωτής ανοικτού κώδικα υψηλής απόδοσης που μπορεί να χειριστεί ολιστικά ένα σύστημα-συστημάτων συμπεριλαμβανομένων των επεξεργαστών, περιφερειακών και δικτύων. Μια τέτοια προσέγγιση είναι πολύ ελκυστική τόσο για τους σχεδιαστές HPC όσο και για CPS και τους προγραμματιστές εφαρμογών. Στο πλαίσιο του COSSIM, αναπτύσσεται ένα νέο σύστημα αλληλοεπικοινωνίας και συγχρονισμού το οποίο είναι πλήρως συμβατό με το πρότυπο IEEE HLA. Επιπλέον, παρουσιάζουμε το ACSIM framework που είναι ο πρώτος γνωστός προσομοιωτής ανοικτού κώδικα και υψηλής απόδοσης που μπορεί να χειριστεί ολιστικά ένα σύστημα συστημάτων, συμπεριλαμβανομένων των επεξεργαστών, των περιφερειακών, των δικτύων και των επιταχυντών.Το COSSIM και το ACSIM έχουν αξιολογηθεί εκτελώντας ένα μεγάλο αριθμό πραγματικών εφαρμογών. Τα τελικά αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι η πρωτεινόμενη προσέγγιση έχει ακρίβεια μέχρι 99% (σε σύγκριση με τα πραγματικά συστήματα που μετρήθηκαν), ενώ ο συνολικός χρόνος προσομοίωσης μπορεί να επιταχυνθεί σχεδόν γραμμικά με τον αριθμό επεξεργαστών που χρησιμοποιούνται από τον προσομοιωτή.