DiSquawk

Zakkak, Foivos S.; Pratikakis, Polyvios

doi:10.1145/2972206.2972212

Cited by 3 publications

(2 citation statements)

References 34 publications

(38 reference statements)

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…On the programming-language side, there has long been interest [20,16] in the interaction of languagespecified memory models (particularly that of Java, and now C11/C++11) and that provided by the hardware. Again, these models do not describe the low-level interconnection of hardware, which has been relegated to an 'OS problem', where it is solved (badly) with tools such as device trees and ACPI.…”

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Formalizing Memory Accesses and Interrupts

Achermann

Humbel

Cock

et al. 2017

Electron. Proc. Theor. Comput. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

The hardware/software boundary in modern heterogeneous multicore computers is increasingly complex, and diverse across different platforms. A single memory access by a core or DMA engine traverses multiple hardware translation and caching steps, and the destination memory cell or register often appears at different physical addresses for different cores. Interrupts pass through a complex topology of interrupt controllers and remappers before delivery to one or more cores, each with specific constraints on their configurations. System software must not only correctly understand the specific hardware at hand, but also configure it appropriately at runtime. We propose a formal model of address spaces and resources in a system that allows us to express and verify invariants of the system's runtime configuration, and illustrate (and motivate) it with several real platforms we have encountered in the process of OS implementation.

show abstract

Section: Related Workmentioning

confidence: 99%

Formalizing Memory Accesses and Interrupts

Achermann

Humbel

Cock

et al. 2017

Electron. Proc. Theor. Comput. Sci.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Parts of the work presented in this chapter have been published in the proceedings of the 13th International Conference on Principles and Practices of Programming on the Java Platform: Virtual Machines, Languages, and Tools (PPPJ '16) [34].…”

Section: Distributed Java Calculusmentioning

confidence: 99%

Java™ on scalable memory architectures

Ζακκάκ¹

View full text Add to dashboard Cite

Η αρχή της χιλιετίας που διανύουμε σήμανε την ανάγκη αναζήτησης νέων μεθόδων για τη συνέχιση της βελτίωσης της απόδοσης των επεξεργαστών. Η μέθοδος της αύξησης της συχνότητας των επεξεργαστών καθώς τα τρανζίστορ γίνονται ολοένα και μικρότερα δεν είναι πλέον εφικτή, λόγο της ολοένα αυξανόμενης διαρροής ρεύματος και παραγωγής θερμότητας. Στην προσπάθεια τους να διατηρήσουν τους ρυθμούς βελτίωσης της απόδοσης των επεξεργαστών, οι κατασκευαστές επεξεργαστών στράφηκαν προς τον σχεδιασμό πολυπύρηνων επεξεργαστών. Με αυτό τον τρόπο η βιομηχανία εξακολουθεί να εκμεταλλεύεται το ολοένα μικρότερο μέγεθος των τρανζίστορ, περιλαμβάνοντας περισσότερα επεξεργαστικά στοιχεία στον ίδιο χώρο αντί να αυξάνουν την πολυπλοκότητα των κυκλωμάτων και την συχνότητα εναλλαγής καταστάσεων. Καθώς όμως το πλήθος των πυρήνων αυξάνεται εμφανίζονται νέες προκλήσεις. Μία τέτοια πρόκληση αφορά την παροχή συνέπειας μνήμης. Η διαχείριση των κρυφών μνημών και η διατήρηση συνεπών αντιγραφών σε αυτές γίνεται ολοένα και πιο περίπλοκη και ενεργειακά μη αποδοτική καθώς το πλήθος των πυρήνων αυξάνεται. Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι αρχιτέκτονες υπολογιστών πειραματίζονται με νέες αρχιτεκτονικές που παρέχουν συνέπεια μνήμης μόνο μεταξύ ενός υποσυνόλου των κρυφών μνημών ή και καθόλου. Αυτές οι αρχιτεκτονικές αναθέτουν τη διαχείριση μνήμης στο λογισμικό.Στη διατριβή αυτή μελετάμε πως μπορούν να τρέξουν γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου σε τέτοιες αρχιτεκτονικές. Οι γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου, όπως η Java, είναι σχεδιασμένες να αποκρύπτουν τις λεπτομέρειες της αρχιτεκτονικής από τους προγραμματιστές. Με αυτόν τον τρόπο επιτρέπουν στους προγραμματιστές να επικεντρωθούν στην υλοποίηση των αλγορίθμων τους και όχι στην διαχείριση της εκάστοτε αρχιτεκτονικής. Οι γλώσσες προγραμματισμού υψηλού επιπέδου βασίζονται σε εικονικές μηχανές για να παρέχουν τα ίδια αποτελέσματα σε διαφορετικές αρχιτεκτονικές. Στην εργασία μας επικεντρωνόσαστε στην εικονική μηχανή της Java. Η εικονική μηχανή της Java είναι μία από τις πιο δημοφιλείς και πολυμελετημένες εικονικές μηχανές η οποία υλοποιεί δεκάδες γλώσσες προγραμματισμού, από τις οποίες ξεχωρίζουν κυρίως η Java και η Scala.Οι υλοποιήσεις εικονικών μηχανών Java πρέπει να συμμορφώνονται υπακούν στον ορισμό της γλώσσας προγραμματισμού Java (Java language specification) και στο μοντέλο μνήμης της (Java Memory Model). Στην εργασία αυτή μελετάμε το μοντέλο μνήμης της Java και παρουσιάζουμε μία επέκταση του που εκφράζει ρητά τις μεταφορές δεδομένων μεταξύ των κρυφών μνημών. Η επέκταση αυτή παρέχει ρητούς κανόνες που αφορούν τις μεταφορές δεδομένων μεταξύ των κρυφών μνημών οι οποίοι διευκολύνουν την επιχειρηματολογία σχετικά με την συμμόρφωση μίας εικονικής μηχανής Java στο μοντέλο μνήμης της Java. Ακόμη αποδεικνύουμε ότι η επέκταση αυτή είναι συμβατή με το αρχικό μοντέλο μνήμης της Java και επιτρέπει τις ίδιες βελτιστοποιήσεις κώδικα.Επιπροσθέτως σχεδιάζουμε μία εικονική μηχανή Java για αρχιτεκτονικές με μερική ή μηδενική συνέπεια μνήμης. Ο σχεδιασμός μας στοχεύει στην ελαχιστοποίηση των μεταφορών δεδομένων και ανταλλαγών μηνυμάτων που χρειάζονται για τη συμμόρφωση στο μοντέλο μνήμης της Java. Ο σχεδιασμός μας εκμεταλλεύεται αρχιτεκτονικές με μερική συνέπεια μνήμης χρησιμοποιώντας μερικές κοινές δομές μεταξύ πυρήνων που βρίσκονται στην ίδια συστάδα πυρήνων με συνέπεια μνήμης. Βασιζόμενοι στον σχεδιασμό αυτό υλοποιούμε μία εικονική μηχανή Java και την αξιολογούμε τρέχοντας πειράματα σε έναν εξομοιωτή αρχιτεκτονικής χωρίς συνέπεια μνήμης. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η υλοποίηση μας κλιμακώνεται μέχρι και σε 500 πυρήνες και η κλιμακωσιμότητα της είναι συγκρίσιμη με αυτή της πιο πρόσφατης εικονικής μηχανής Java (HotSpot VM) σε μία αρχιτεκτονική με συνέπεια μνήμης.Τέλος εκφράζουμε με μαθηματικό τρόπο την υλοποίησή μας και αποδεικνύουμε ότι παράγει μόνο σωστές εκτελέσεις, σύμφωνα με το μοντέλο μνήμης και τον ορισμό της γλώσσας.

show abstract

DiSquawk

Zakkak

Pratikakis

2016

Proceedings of the 13th International Conference on Principles and Practices of Programming on the Java Platform: Virtual Machi

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Trying to cope with the constantly growing number of cores per processor, hardware architects are experimenting with modular non cache coherent architectures. Such architectures delegate the memory coherency to the software. On the contrary, high productivity languages, like Java, are designed to abstract away the hardware details and allow developers to focus on the implementation of their algorithm. Such programming languages rely on a process virtual machine to perform the necessary operations to implement the corresponding memory model. Arguing, however, about the correctness of such implementations is not trivial.In this work we present our implementation of the Java Memory Model in a Java Virtual Machine targeting a 512-core non cache coherent memory architecture. We shortly discuss design decisions and present early evaluation results, which demonstrate that our implementation scales with the number of cores up to 512 cores. We model our implementation as the operational semantics of a Java Core Calculus that we extend with synchronization actions, and prove its adherence to the Java Memory Model.

show abstract

DiSquawk

Cited by 3 publications

References 34 publications

Formalizing Memory Accesses and Interrupts

Formalizing Memory Accesses and Interrupts

Java™ on scalable memory architectures

DiSquawk

Contact Info

Product

Resources

About