Оценка требуемых скоростей передачи данных при организации беспроводной связи между ядрами центрального процессора


https://doi.org/10.18255/1818-1015-2015-2-238-247

Полный текст:


Аннотация

Рассматривается современная архитектура процессоров общего назначения, ее основные компоненты, описывается эволюция, а также подчеркиваются проблемы, препятствующие дальнейшему развитию такой архитектуры. Далее рассмотрены предложенные ранее пути развития процессоров, подчеркиваются их недостатки и предлагается новая архитектура, основанная на беспроводном доступе к кеш-памяти в многоядерных процессорах. В основе предлагаемого решения лежит организация надежного обмена данными между кешем третьего уровня и ядрами процессора через беспроводной канал в терагерцовом диапазоне. Таким образом, масштабируемость системы повышается до десятков и, потенциально, сотен ядер. В то же время, детальный анализ применимости предложенного решения требует точного предсказания количества информации, передаваемой между ядрами и кеш-памятью в процессорах текущего и следующего поколения. В данной работе рассматриваются основные подходы к построению оценки количества передаваемых данных, выделены их достоинства и недостатки. Авторы останавливают свой выбор на непосредственных измерениях количества данных с помощью существующих программных инструментов. Для измерений используется программный инструмент Intel Performance Counter Monitor, позволяющей оценить количе- ство данных, передаваемых между кеш-памятью второго и третьего уровней каждого ядра. В работе рассматриваются три варианта нагрузки на ядро – два искусственных теста и фоновая нагрузка от операционной системы. Для каждого типа нагрузки в работе приведены численные значения количества данных, проходящих по шине между кешем второго и третьего уровней, и показана их зависимость от тактовой частоты работы процессора и количества ядер.

Об авторах

Мария Сергеевна Комар
Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова; Технологический университет г. Тампере, Финляндия
Финляндия

магистрант, 150000 Россия, Ярославль, ул. Советская д. 14;

Факультет Информатики и Электротехники, научный сотрудник, PO Box 527, FI-33101, Korkeakoulunkatu 10, Тампере, Финляндия



Виталий Игоревич Петров
Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Россия

аспирант, 191186, Россия, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, д.61



Каролина Дмитриевна Борунова
Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Россия
магистрант, 191186, Россия, Санкт-Петербург, наб. реки Мойки, д.61


Дмитрий Александрович Молчанов
Технологический университет г. Тампере, Финляндия, Факультет Информатики и Электротехники
Финляндия
доцент,  PO Box 527, FI-33101, Korkeakoulunkatu 10, Тампере, Финляндия


Евгений Андреевич Кучерявый
Технологический Университет г. Тампере, Финляндия, Факультет Информатики и Электротехники
Россия
профессор, PO Box 527, FI-33101, Korkeakoulunkatu 10, Тампере, Финляндия


Список литературы

1. Комар М. С., Кучерявый Е. А., Молчанов Д. А., Петров В. И., “Расчет характеристик протоколов беспроводной связи для взаимодействия между ядрами центрального процессора”, Электронный научный журнал ”Информационные технологии и телекоммуникации”, 3 (2014), 41–58; [Komar M. S., Kucheryavyy E. A., Molchanov D. A., Petrov V. I., “Raschet kharakteristik protokolov besprovodnoy svyazi dlya vzaimodeystviya mezhdu yadrami tsentral’nogo protsessora”, Elektronnyy nauchnyy zhurnal ”Informatsionnye tekhnologii i telekommunikatsii”, 3 (2014), 41–58, (in Russian).]

2. Molka D. et al., “Memory Performance and Cache Coherency Effects on an Intel Nehalem Multiprocessor System”, 18th Int. Conf. Parallel Archit. Compil. Tech. Ieee, 2009, 261–270.

3. Li X., http://www.eng.auburn.edu/ agrawvd/THESIS/LI/report.pdf, Survey of Wireless Network-on-Chip Systems.

4. Jornet J., Akyldiz I., “Channel Modeling and Capacity Analysis for Electromagnetic Wireless Nanonetworks in the Terahertz Band”, IEEE Transactions on wireless communication, 10:10 (october 2011).

5. DiTomaso D., Laha S., Kodi A., Kaya S., Matolak D., “Evaluation and Performance Analysis of Energy Efficient Wireless NoC Architecture”, IEEE 55th International Midwest Symposium on Circuits and Systems (MWSCAS), 2012.

6. Intel Corporation, First 8-Core Desktop Processor, 2014.

7. http://products.amd.com, Advanced Micro Devices Inc., AMD desktop processor solutions.

8. Abadal S., Martinez R., Alarcon E., “A. Cabellos-Aparicio Scalability-Oriented Multicast Traffic Characterization”, Eighth IEEE/ACM International Symposium on Networks-onChip (NoCS), 2014.

9. http://intel.com, Intel Corporation.

10. http://www.intel.com/software/pcm, Intel Performance Counter Monitor.

11. Intel Corporation 2011 Intel Unlocked Processors Product Brief, 2011.

12. Geim A., Novoselov K., “’The rise of graphene”, Nature Materials Journal, 6 (2007), 183–191.

13. Jornet J., Akyildiz I., “Graphene-based Plasmonic Nano-Antenna for Terahertz Band Communication in Nanonetworks”, IEEE Journal on selected areas in communications, 31, 2:12 (2013).

14. Cid-Fuentes R. G., Jornet J. M., Akyildiz I. F., Alarcon E., “A receiver architecture for pulse-based electromagnetic nanonetworks in the terahertz band”, Proc. of IEEE International Conference on Communications (ICC), 2012, 4937–4942.

15. http://ark.intel.com/products/codename/63378/Sandy-Bridge-E, Intel Corporation Products (former Sandy Bridge E).

16. Binkert N., Sardashti S., Sen R., Sewell K., Shoaib M., Vaish N., Hill M. D., Wood D. A., Beckmann B., Black G., Reinhardt S. K., Saidi A., Basu A., Hestness J., Hower D. R., Krishna T., “The gem5 simulator”, ACM SIGARCH Computer Architecture News, 39:2 (2011).

17. http://marss86.org/ marss86/index.php/Home, MARSSx86 - Micro-ARchitectural and System Simulator for x86-based Systems, 2014.

18. Schone R., Molka D., Werner M., “’Wake-up latencies for processor idle states on current x86 processors”, Computer Science - Research and Development, Springer, Berlin Heidelberg, 2014, 1–9.

19. https://perf.wiki.kernel.org/index.php/Main Page, Perf:Linux profiling with performance counters.

20. http://www.kubuntu.org/news/kubuntu-14.10, Kubuntu 14.10.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Комар М.С., Петров В.И., Борунова К.Д., Молчанов Д.А., Кучерявый Е.А. Оценка требуемых скоростей передачи данных при организации беспроводной связи между ядрами центрального процессора. Моделирование и анализ информационных систем. 2015;22(2):238-247. https://doi.org/10.18255/1818-1015-2015-2-238-247

For citation: Komar M., Petrov V., Borunova K., Moltchanov D., Koucheryavy E. Data Rate Estimation for Wireless Core-to-Cache Communication in Multicore CPUs. Modeling and Analysis of Information Systems. 2015;22(2):238-247. (In Russ.) https://doi.org/10.18255/1818-1015-2015-2-238-247

Просмотров: 478

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1818-1015 (Print)
ISSN 2313-5417 (Online)