View in EDS

Optimization Techniques for Task-based Parallel Programming Models ; Τεχνικές βελτιστοποίησης για παράλληλα προγραμματιστικά μοντέλα βασισμένα σε εργασίες

Saved in:
Bibliographic Details
Title: Optimization Techniques for Task-based Parallel Programming Models ; Τεχνικές βελτιστοποίησης για παράλληλα προγραμματιστικά μοντέλα βασισμένα σε εργασίες
Authors: Χασάπης, Αθανάσιος-Άκανθος Μ., Chasapis, Athanasios-Akanthos M.
Contributors: Κοζύρης, Νεκτάριος, Παγουρτζής, Αριστείδης, Γκούμας, Γεώργιος, Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών. Τομέας Τεχνολογίας Πληροφορικής και Υπολογιστών. Εργαστήριο Υπολογιστικών Συστημάτων.
Publication Year: 2014
Collection: National Technical University of Athens (NTUA): DSpace
Subject Terms: Παράλληλα προγραμματιστικά μοντέλα βασισμένα σε εργασίες, Εξισορρόπηση φορτίου, Ιεραρχία κρυφών μνημών, Κλοπή εργασιών, Τοπικότητα δεδομένων, Intel TBB, Task-based parallel programming models, Load balancing, Cache hierarchy, Work stealing, Data locality
Description: 126 σ. ; Ένα από τα πιο απαιτητικά προβλήματα στα σύγχρονα παράλληλα υπολογιστικά συστήματα είναι η εκμετάλλευση του μεγάλου αριθμού των νημάτων/πυρήνων που προσφέρει το σύγχρονο υλικό, με σκοπό την βελτίωση της αποδοτικότητας εφαρμογών που εκτελούν κομμάτια κώδικα παράλληλα. Στην βιβλιογραφία και την βιομηχανία έχουν προταθεί διάφορα προγραμματιστικά μοντέλα για αυτό τον σκοπό, στα οποία περιλαμβάνεται και το μοντέλο με παράλληλες εργασίες. Στο συγκεκριμένο μοντέλο, που έχει σκοπό την απλοποίηση του παράλληλου προγραμματισμού, ο προγραμματιστής εκφράζει τον παραλληλισμό της εφαρμογής ως εργασίες που μπορούν να εκτελεστούν παράλληλα και το σύστημα εκτέλεσης αποφασίζει πως αυτές οι εργασίες θα ανατεθούν σε νήματα του λειτουργικού συστήματος προς εκτέλεση. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να εξερευνήσει και να βελτιστοποιήσει τους εσωτερικούς μηχανισμούς της βιβλιοθήκης Intel TBB κάτω από συγκεκριμένους αρχιτεκτονικούς περιορισμούς. Αρχικά εξετάζουμε τον scheduler εργασιών της βιβλιοθήκης, με έμφαση στον μηχανισμό «κλοπής εργασιών», ώστε να αναγνωριστούν οι βασικές λειτουργίες του και εκτελούμε profiling για να μετρήσουμε την επιβάρυνση που επιφέρει η καθεμία. Εν συνεχεία, γίνεται προσπάθεια να βελτιστοποιήσουμε τον μηχανισμό τυχαίας κλοπής προσθέτοντας πληροφορίες που αφορούν την αρχιτεκτονική, κυρίως την ιεραρχία κρυφών μνημών και την διαμόρφωση των packages. Υλοποιούμε έναν μηχανισμό κλοπής εργασιών που ακολουθεί δύο πολιτικές: 1) κλοπή από τους κοντινότερους πυρήνες (σε απόσταση ιεραρχίας μνήμης), 2) κλοπή από τον πιο φορτωμένο με εργασίες πυρήνα. Η πρώτη πολιτική έχει στόχο να μεγιστοποιήσει την επαναχρησιμοποίηση δεδομένων που μοιράζονται πυρήνες στην ιεραρχία μνήμης, μείωση της μόλυνσης της κρυφής μνήμης με μη σχετικά δεδομένα (μείωση των conflict/coherence misses), ενθαρρύνοντας την πρόσβαση δεδομένων σε τοπικό αρχιτεκτονικό επίπεδο. Η δεύτερη πολιτική έχει στόχο την βελτίωση της εξισορρόπησης φορτίου μεταξύ των πυρήνων. Για την αξιολόγηση των παραπάνω παρουσιάζουμε πειραματικά αποτελέσματα που αφορούν ...
Document Type: bachelor thesis
File Description: application/pdf; text/xml
Language: English
Relation: https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39692; http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6643
DOI: 10.26240/heal.ntua.6643
Availability: https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/39692
https://doi.org/10.26240/heal.ntua.6643
Rights: ETDFree-policy.xml
Accession Number: edsbas.933BDC09
Database: BASE
Description
Abstract:126 σ. ; Ένα από τα πιο απαιτητικά προβλήματα στα σύγχρονα παράλληλα υπολογιστικά συστήματα είναι η εκμετάλλευση του μεγάλου αριθμού των νημάτων/πυρήνων που προσφέρει το σύγχρονο υλικό, με σκοπό την βελτίωση της αποδοτικότητας εφαρμογών που εκτελούν κομμάτια κώδικα παράλληλα. Στην βιβλιογραφία και την βιομηχανία έχουν προταθεί διάφορα προγραμματιστικά μοντέλα για αυτό τον σκοπό, στα οποία περιλαμβάνεται και το μοντέλο με παράλληλες εργασίες. Στο συγκεκριμένο μοντέλο, που έχει σκοπό την απλοποίηση του παράλληλου προγραμματισμού, ο προγραμματιστής εκφράζει τον παραλληλισμό της εφαρμογής ως εργασίες που μπορούν να εκτελεστούν παράλληλα και το σύστημα εκτέλεσης αποφασίζει πως αυτές οι εργασίες θα ανατεθούν σε νήματα του λειτουργικού συστήματος προς εκτέλεση. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να εξερευνήσει και να βελτιστοποιήσει τους εσωτερικούς μηχανισμούς της βιβλιοθήκης Intel TBB κάτω από συγκεκριμένους αρχιτεκτονικούς περιορισμούς. Αρχικά εξετάζουμε τον scheduler εργασιών της βιβλιοθήκης, με έμφαση στον μηχανισμό «κλοπής εργασιών», ώστε να αναγνωριστούν οι βασικές λειτουργίες του και εκτελούμε profiling για να μετρήσουμε την επιβάρυνση που επιφέρει η καθεμία. Εν συνεχεία, γίνεται προσπάθεια να βελτιστοποιήσουμε τον μηχανισμό τυχαίας κλοπής προσθέτοντας πληροφορίες που αφορούν την αρχιτεκτονική, κυρίως την ιεραρχία κρυφών μνημών και την διαμόρφωση των packages. Υλοποιούμε έναν μηχανισμό κλοπής εργασιών που ακολουθεί δύο πολιτικές: 1) κλοπή από τους κοντινότερους πυρήνες (σε απόσταση ιεραρχίας μνήμης), 2) κλοπή από τον πιο φορτωμένο με εργασίες πυρήνα. Η πρώτη πολιτική έχει στόχο να μεγιστοποιήσει την επαναχρησιμοποίηση δεδομένων που μοιράζονται πυρήνες στην ιεραρχία μνήμης, μείωση της μόλυνσης της κρυφής μνήμης με μη σχετικά δεδομένα (μείωση των conflict/coherence misses), ενθαρρύνοντας την πρόσβαση δεδομένων σε τοπικό αρχιτεκτονικό επίπεδο. Η δεύτερη πολιτική έχει στόχο την βελτίωση της εξισορρόπησης φορτίου μεταξύ των πυρήνων. Για την αξιολόγηση των παραπάνω παρουσιάζουμε πειραματικά αποτελέσματα που αφορούν ...
DOI:10.26240/heal.ntua.6643