A Study of a Software Cache Implementation of the OpenMP Memory Model for Multicore and Manycore Architectures

Chen, Chen; Manzano, Joseph; Gao, Gan; Gao, Guang R.; Sarkar, Vivek

doi:10.1007/978-3-642-15291-7_31

Cited by 10 publications

(4 citation statements)

References 15 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…The software cache under the XL compiler is not configurable with respect to the number of dirty bytes that can be monitored in the line. This allows the implementation of novel memory models and frameworks as shown in [4]. The other difference is that the partition manager under the XL uses static GCC like overlays.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

“…does not have caches (at least not across the SPU local storages) or any other way to maintain coherence. This presents a peculiar problem for the pseudo shared memory which Open OPELL presents 4 . This heterogeneity hindrance is resolved by the software cache.…”

Section: Software Cachementioning

confidence: 99%

“…This chip is capable of around 200 Giga Floating Point Operations Per Seconds (FLOPS) for single precision and around 102. 4 Giga FLOPS for double precision 1 . Although the heavy core possesses all the "standard" hardware components, the computational engine lacks many of these features.…”

mentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

OPELL and PM: A Case Study on Porting Shared Memory Programming Models to Accelerators Architectures

Manzano

Gao

Ributzka

et al. 2013

Languages and Compilers for Parallel Computing

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Abstract. Limits on applications and hardware technologies have put a stop to the frequency race during the 2000s. Designs now can be divided into homogeneous and heterogeneous ones. Homogeneous types are the easiest to use since most toolchains and system software do not need too much of a rewrite. On the other end of the spectrum, there are the type two heterogeneous designs. These designs offer tremendous computational raw power, but at the cost of hardware features that might be necessary or even essential for certain types of system software and programming languages. An example of this architectural design is the Cell processor which exhibits both a heavy core and a group of simple cores designed as a computational engine. Even though the Cell processor is very well known for its accomplishments, it is also well known for its low programmability. Among many efforts to increase its programmability, there is the Open OPELL project. This framework tries to port the OpenMP programming model to the Cell architecture. The OPELL framework is composed of four components: a single source toolchain, a very light SPU kernel, a software cache and a partition / code overlay manager. To reduce the overhead, each of these components can be further optimized. This paper concentrates on optimizing the partition manager by reducing the number of long latency transactions. The contributions of this work are as follows.1. The development of a dynamic framework that loads and manages partitions across function calls to bypass the problem with restrictive memory spaces. 2. The implementation of replacement policies that are useful to reduce the number of DMA calls across partitions. 3. A quantification of such replacement policies given a selected set of applications 4. An API which can be easily ported and extended to several types of architectures.

show abstract

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Section: Software Cachementioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

OPELL and PM: A Case Study on Porting Shared Memory Programming Models to Accelerators Architectures

Manzano

Gao

Ributzka

et al. 2013

Languages and Compilers for Parallel Computing

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The concept is illustrated for two execution nodes and their kernels [230]. SW-controlled [22,47], to enable demand-driven rollbacks. Thus, the proposed methodology is hybrid (HW-SW) in nature, since the detection occurs in HW and the mitigation is initiated by SW. A timing penalty is paid only when errors do occur and can be reclaimed if appropriate utilities are available on the target platform (e.g.…”

Section: Definition 54 a Computation Kernel (Ck) Is A Kernel That Performs A Computation Directly On Its Input Datamentioning

confidence: 99%

Modeling and mitigation of parametric time-dependent variability in digital systems

Ροδόπουλος¹

View full text Add to dashboard Cite

Οι σύγχρονες τεχνολογιές πυριτίου φέρνουν στο προσκήνιο μία ποικιλία προκλήσεων για την αξιοπιστία ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Δομικά στοιχεία, όπως τα υλικά υψηλής διηλεκτρικής σταθεράς στην πύλη των τρανζίστορ, παρουσιάζουν στατική αλλά και χρονικά εξαρτόμενη μεταβλητότητα. Αντιπροσωπευτικό παράδειγμα είναι τα φαινόμενα Bias Temperature Instability (BTI) και Random Telegraph Noise (RTN). Η χρήση τέτοιων υλικών υψηλής τεχνολογίας επιτρέπει την σμήκρυνση των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, η οποία επιπρόσθετα ενισχύει την διακριτοποίηση της ύλης μέσα στο κανάλι των τρανζίστορ. Αυτές οι κατασκευαστικές τάσεις προάγουν την στατική και χρονικά εξαρτόμενη μεταβλητότητα των ψηφιακών ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Είναι λογικό ότι όσο ενισχύεται η μεταβλητότητα των υλικών, τόσο πληθαίνουν τα σφάλματα σε επίπεδο κυκλώματος και συστήματος. Σε συνδυασμό με τις συνεχώς διευρυνόμενες λειτουργίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (τάση "More than Moore"), είναι λογικό να αναμένουμε ότι μελλοντικά ολοκληρωμένα κυκλώματα θα παρουσιάζουν αξιοπιστία που μεταβάλεται κατά τη διάρκεια της "ζωής" τους. Ο στόχος της παρούσας έρευνας είναι να μοντελοποίησει αλλά και να αναπτύξει τρόπους αντιμετώπισης της στατικής και χρονικά εξαρτόμενης μεταβλητότητας. Στοχευόμενα συστήματα είναι τα ψηφιακά ολοκληρωμένα συστήματα, όπως επεξεργαστές και μνήμες αυτών. Η παρούσα έρευνα παρουσιάζει πρακτικές εφαρμογές που επιβεβαιώνουν και επεκτείνουν τεχνικές για την μοντελοποίηση και αντιμετώπιση της στατικής και χρονικά εξαρτόμενης μεταβλητότητας ολοκληρωμένων συστημάτων. Το παρόν κείμενο είναι διαχωρισμένο σε δύο κύρια μέρη.Το πρώτο μέρος αφορά τη μοντελοποίηση και ξεκινά με μία επανάληψη βασικών εννοιών ατομιστικής προσομοίωσης, που χρησιμοποιείται εκτεταμένα για φαινόμενα όπως BTI και RTN, ειδικά για τρανζίστορ σε διαστάσεις δεκάδων νανομέτρων. Κατά συνέπεια, εκτίθεται η πολυπλοκότητα αυτών των μοντέλων. Η παρούσα έρευνα αντιμετωπίζει την υψηλή πολυπλοκότητα της μοντελοποίησης αξιοπιστίας προτείνοντας την έννοια της συμπαγούς ψηφιακής κυματομορφής (Compact Digital Waveform - CDW). Αυτό το πρότυπο απεικόνισης κυματομορφών απομονώνει διαδοχικές περιοχές ενός σήματος με παρόμοια μορφή (π.χ. βάσει συχνότητας) και τις συνοψίζει σε ένα σημείο. Αυτό επιτρέπει στην προσομοίωση να υπερπηδά διαστήματα ζωής του κυκλώματος, ενώ διατηρούνται τα χαρακτηριστικά του σήματος τα οποία είναι αναγκαία για την ορθότητα του ατομιστικού μοντέλου. Παραμένοντας στο μέτωπο της μοντελοποίησης, η παρούσα έρευνα συνεισφέρει επιπρόσθετα στην έκθεση της μεταβλητότητας των τρανζίστορ στο επίπεδο αρχιτεκτονικής. Η μετρική που επιλέγεται είναι η πιθανότητα αποτυχίας του εκάστοτε υποσυστήματος, Pfail. Τέτοιες μετρικές είναι απαραίτητες στους αρχιτέκτονες υπολογιστών, ώστε να μπορούν να λάβουν κατάλληλα σχεδιαστικά μέτρα απενεργοποίησης ή διόρθωσης σφαλμάτων. Για τον υπολογισμό του Pfail χρησιμοποιείται η τεχνική Most Probable Failure Point (MPFP), η οποία εφαρμόζεται στο παρόν κείμενο για την περίπτωση μεταβλητότητας λόγω BTI/RTN. Επίσης, αποδεικνύεται η σημασία του σωστού υπολογισμού τυπικής απόκλισης της μεταβολής τάσης κατωφλίου για τον υπολογισμού του Pfail.Η αποτυχία ορισμένων υποσυστημάτων σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα συνήθως προκαλεί κάποια αντίδραση από εσωτερικούς μηχανισμούς. Ο όρος Αξιοπιστία, Διαθεσιμότητα και Επισκευασιμότητα (Reliability, Availability and Serviceability - RAS) χρησιμοποιείται στη βιομηχανία και ακαδημία για να περιγράψει τέτοιες τεχνικές. Η χρήση τέτοιων τεχνικών αντιμετώπισης συνδέεται άρρικτα με τον ρυθμό εμφάνισης σφαλμάτω σε κυκλωματικό επίπεδο.Το δεύτερο μέρος της παρούσας έρευνας αφορά την αντιμετώπιση της χρονικά εξαρτόμενης μεταβλητότητας. Σημείο έναρξης είναι μία απλή RAS τεχνική που χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση παροδικών σφαλμάτων στο υλικό και βασίζεται σε επαναφορά εκτέλεσης. Η τεχνική αυτή υλοποείται σε μία ερευνητική πλατφόρμα πολλών πυρήνων. Οι επαναφορές εκτέλεσης εγγυόνται ότι η εκτέλεση της εφαρμογής επανέρχεται σε σωστή αρχιτεκτονική κατάσταση. Ωστόσο, αυτό το μοντέλο διακοπής/εκτέλεσης, όσο λεπτομερείς και να είναι οι επαναφορές, επιβαρύνει την επίδοση της εκτέλεσης προσθέτοντας ένα χρονικό κόστος. Είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον να διερευνήσουμε κατά πόσο ένα υποσύνολο των σφαλμάτων μπορεί να αγνοηθεί, με σκοπό να μειώσουμε την χρονική επίδραση των επαναφορών εκτέλεσης. Στην παρούσα έρευνα, παρουσιάζουμε αναλυτικά τον συμβιβασμό μεταξύ της ορθότητας εκτέλεσης, της επίδοσης και της καταναλυσκόμενης ενέργειας. Επιπρόσθετα, η παρούσα έρευνα προτείνει τη γενίκευση του προβλήματος αξιόπιστης επίδοσης ψηφιακών συστημάτων, ειδικότερα υπό την επίδραση τεχνικών RAS. Σε αυτή τη κατεύθυνση, παρουσιάζεται η μαθηματική θεμελίωση του προβλήματος της αξιόπιστης επίδοσης και προτείνεται μία τεχνική αυτομάτου ελέγχου για την αντιμετώπισης της. Ποιο συγκεκριμένα, ένας ελεγκτής PID χρησιμοποείται για να διαμορφώσει την συχνότητα ενός επεξεργαστή κατά τη διάρκεια της εκτέλεσης. Η αποτελεσματικότητα αυτής της τεχνικής παρουσιάζεται τόσο μέσα από προσομοιώσεις όσο και μέσα από υλοποίηση λογισμικού που εκτελείται σε πραγματική πλατφόρμα.

show abstract

Toward a Parallel Turing Machine Model

Qu¹,

Jin²,

Gao³

2016

Lecture Notes in Computer Science

View full text Add to dashboard Cite

A Study of a Software Cache Implementation of the OpenMP Memory Model for Multicore and Manycore Architectures

Cited by 10 publications

References 15 publications

OPELL and PM: A Case Study on Porting Shared Memory Programming Models to Accelerators Architectures

OPELL and PM: A Case Study on Porting Shared Memory Programming Models to Accelerators Architectures

Modeling and mitigation of parametric time-dependent variability in digital systems

Toward a Parallel Turing Machine Model

Contact Info

Product

Resources

About