Publicado em: 07/12/2010

Dissertação de Mestrado em Sistemas Embarcados

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL
INSTITUTO DE INFORMÁTICA
PROGRAMA DE POS-GRADUAÇÃO EM COMPUTAÇÃO
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DEFESA DE DISSERTAÇÃO DE MESTRADO

Aluno: Leonardo Kunz
Orientador: Prof. Dr. Flávio Rech Wagner

Titulo: Memórias Transacionais em Hardware para Sistemas Multiprocessados Conectados por Redes-em-Chip
Linha de Pesquisa: Sistemas Embarcados

Data: 13/12/2010
Hora: 13h30
Local: Auditório José Mauro V. Castilho (Verde) – Prédio 43.424

Banca Examinadora:
Prof. Dr. Luigi Carro (UFRGS)
Prof. Dr. Philippe Olivier Alexandre Navaux (UFRGS)
Prof. Dr. Guido Costa Souza de Araújo (UNICAMP)

Presidente da Banca: Prof. Dr. Flávio Rech Wagner

Resumo:
A Memória Transacional (TM) surgiu nos últimos anos como uma nova solução para sincronização em sistemas multiprocessados de memória compartilhada, permitindo explorar melhor o paralelismo das aplicações ao evitar limitações inerentes ao mecanismo de locks. Neste modelo, o programador define regiões de código que devem executar de forma atômica. O sistema tenta executá-las de forma concorrente, e, em caso de conflito nos acessos à memória, toma as medidas necessárias para preservar a atomicidade e isolamento das transações, na maioria das vezes abortando e re-executando uma das transações.
Um dos modelos mais aceitos de memória transacional em hardware é o LogTM, implementado neste trabalho em um MPSoC embarcado que utiliza uma NoC para interconexão. Os experimentos fazem uma comparação desta implementação com locks, levando-se em consideração performance e energia do sistema. Além disso, este trabalho mostra que o tempo que uma transação espera para reiniciar sua execução após ter abortado (chamado de backoff delay on abort) tem impactos significativos na performance e energia. Uma análise deste impacto é feita utilizando-se de três políticas de backoff. Um mecanismo baseado em um handshake entre transações, chamado Abort handshake, é proposto como solução para o problema.
Os resultados dos experimentos são dependentes da aplicação e configuração do sistema e indicam ganhos da TM na maioria dos casos em relação ao mecanismo de locks. Houve redução de até 30% no tempo de execução e de até 32% na energia de aplicações de baixa contenção. Em um segundo momento, é feita uma análise do backoff delay on abort na performance e energia de aplicações utilizando três políticas de backoff em comparação com o mecanismo Abort handshake. Os resultados mostram que o mecanismo proposto apresenta redução de até 20% no tempo de execução e de até 53% na energia comparado à melhor política de backoff dentre as analisadas. Para aplicações com elevado grau de sincronização, a TM mostra redução no tempo de execução de até 63% e redução de energia de até 71% em comparação com o mecanismo de locks.

Palavras-Chave: Memória transacional em hardware, sistemas-em-chip multiprocessados, redes-em-chip, sistemas embarcados.